Затылование боковых поверхностей зубьев червячной фрезы и шлифование витков червяка
Процессы обработки шлифованием боковых поверхностей зубьев червячной фрезы и витков червяка весьма сходны по геометрии станочного зацепления. Более того, построение наладки червячно-шлифовального станка и схема относительного перемещения абразивного круга и изделия при шлифовании витков червяка являются частным случаем наладки процесса затылова- ния шлифованием боковых поверхностей зубьев фрезы. В связи с этим указанные процессы обработки червячных фрез и червяков следует рассматривать по единой структурной схеме.
Червячные фрезы, предназначенные для нарезания колес червячных передач, как правило, изготавливают штучно или мелкими сериями в инструментальных цехах машино- и станкостроительных заводов. При этом результат операции затылования боковых поверхностей (одной из наиболее ответственных) зависит от умения и опыта рабочего, который путем пробных проходов и долгой, занимающей до 90 % операционного времени подгонки профиля шлифовального круга, должен добиться требуемого профиля зуба фрезы в пределах допустимых отклонений.
Один из основных вопросов, который должен быть практически решен при затыловании червячных фрез для червячных колес, - профилирование рабочей поверхности шлифовального круга.
Работы по этой проблеме И.П. Бернацкого, Б.Д. Зотова и В.С. Овсянникова, Г.Г. Иноземцева, С.И. Лашнева, В.Е. Фомина, А.В. Цепкова, Г.И. Шевелевой, Ш. Шимени, авторов настоящей книги и многих других, - в основном исследуют геометрию поверхности, затылованной коническим и тороидальным шлифовальными кругами.
В технологии производства червячных зуборезных фрез для цилиндрических колес наиболее изучен и распространен метод радиального затылования боковых поверхностей зубьев, поскольку, именно радиальное затылование с равной величиной спада затылка на наружном цилиндре и на боковых поверхностях зубьев обеспечивает при переточках фрезы постоянство размеров профиля зубьев производящей рейки.
Однако, как показано в главе 7, зубонарезание червячных колес требует больших задних углов на боковых режущих кромках зубьев фрезы, чем нарезание цилиндрических колес. Необходимые в этом случае величины боковых задних углов уже не могут быть получены радиальным затылованием. Поэтому при изготовлении червячных фрез для червячных колес, особенно многозаход- ных передач, требуется применять радиально-осевое затылование.
В работах названных выше авторов было показано, что в процессе затыло- вания оси вращения круга и фрезы постоянно сближаются, диаметр обрабатываемой поверхности уменьшается, и поверхность круга входит в контакт с поверхностью зуба фрезы, постоянно увеличивающей свой угол подъема. Поэтому характеристика (линия контакта) шлифующей поверхности круга и затылуемой поверхности зуба фрезы изменяется в зависимости от положения круга. Отсюда следует, что принципиально нельзя получить теоретически точную, в сравнении с исходной, затылованную поверхность. Органическую погрешность затылова- ния нельзя устранить никакими средствами, ее можно лишь уменьшить, соответствующим образом выбирая параметры круга и величины наладок.
В этих же работах теоретически и практически было определено, что при затыловании коническим кругом одно- и многозаходных фрез имеет место отклонение профиля зуба от прямой в сторону выпуклости профиля шлифованной поверхности, причем для многозаходных фрез весьма значительное. Стрелка прогиба профиля для разных сторон зуба различна по величине, но одинакова по знаку - профиль является выпуклым. Причем более выпуклый профиль имеет место на боковой стороне зуба, где угол подъема затылованной поверхности больше угла подъема производящего червяка, а менее выпуклый - с противоположной стороны.
Этот вывод принципиально важен для понимания некоторых исследований, связанных, во-первых, с попытками создания эвольвентных червячных фрез для червячных колес, во-вторых, с поисками путей достижения полной идентичности профиля производящего червяка с рабочим червяком, профиль витка которого шлифован также коническим профилем.
В частности, А.В. Цепков исследовал вопросы профилирования кругов для затылования червячных фрез с эвольвентным производящим червяком. В осевом сечении витка эвольвентный червяк с обеих сторон имеет профиль в виде винтовой проекции эвольвенты, кривизна которой меньше, чем кривизна более выпуклого профиля зуба фрезы, затылованного коническим кругом, но больше, чем кривизна менее выпуклого профиля зуба. В связи с этим и шлифовальный круг для затылования поверхностей зубьев приближенно эвольвентной фрезы должен иметь для одной стороны зубьев выпуклую шлифующую поверхность, а для другой стороны зубьев - вогнутую.
Сходные проблемы возникают при попытках достичь полной идентичности профиля производящего червяка с нелинейчатым рабочим червяком, витки которого шлифованы коническим кругом. Профили витка рабочего червяка с обеих сторон имеют одинаковую кривизну и, следовательно, одинаковые стрелки выпуклости. В то же время боковые поверхности зубьев фрезы, обработанные коническим кругом, имеют профили с разными кривизнами, отличными от кривизны профиля витка червяка. Поэтому для затылования разных боковых сторон зубьев фрезы, нарезающей зубья червячного колеса, сопряженного с нелинейчатым червяком, необходимо профилировать круги с выпуклой и вогнутой рабочими поверхностями
При изготовлении червячных фрез на базе архимедова червяка профили шлифующей поверхности круга для обеих сторон зуба должны быть в общем случае выпуклыми; кривизна расчетного профиля затылующего круга зависит от числа заходов фрезы, угла скрещивания оси фрезы с осью круга и диаметра круга. Путем подбора соответствующих величин угла установки оси круга и диаметра круга можно уменьшить кривизну его профиля.
Для эффективного управления процессом затылования необходимо уже на стадии проектирования фрезы определять и указывать на ее чертеже те параметры наладки затыловочного станка, при которых возникающая органическая погрешность является минимальной. Одновременно следует учитывать, что функциональная точность передачи определяется отклонением профиля зуба фрезы не столько от прямолинейного исходного контура, сколько от реального осевого профиля червяка, сопряженного с колесом, нарезаемым данной фрезой. В этой связи необходимо добиваться идентичности указанных профилей с учетом шлифования червяков на станках, оснащенных либо объемно-поворотным копиром, либо другим механизмом правки, формирующим профиль шлифовального круга с расчетной кривизной.
