RU2430813C2

RU2430813C2 - Tooth cutting head to produce spur gear arched teeth

Info

Publication number: RU2430813C2
Application number: RU2009133751/02A
Authority: RU
Inventors: Ремир Борисович Марголит (RU); Ремир Борисович Марголит; Сергей Игоревич Липатов (RU); Сергей Игоревич Липатов; Александр Николаевич Паршин (RU); Александр Николаевич Паршин; Анатолий Павлович Давыдов (RU); Анатолий Павлович Давыдов; Владимир Дмитриевич Плахтин (RU); Владимир Дмитриевич Плахтин; Иван Григорьевич Панков (RU); Иван Григорьевич Панков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Станкон"; Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "Зубчатые трансмиссии"
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-10-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: head comprises body and cutter. Note here that said body represents a ball with rotational axis aligned with that of the head and that body outer surface are provided with through radial grooves. Each cutting tool consists of working part with main, face and additional cutting edges and fastening part to secure each cutting tool in said radial groove, parallel with head rotational axis. Note also that cross points of curves whereon cutting tool main and face cutting edges are located stay at equal distance from the head rotational axis and in one plane perpendicular to the latter. Main cutting edge of each cutting tool is arranged to make main angle measured between main cutting edge and straight line perpendicular to head rotational axis equal to 90°. External angle φ₁ between auxiliary cutting edge of each cutting tool and straight line perpendicular to head rotational axis is determined by the following inequality: 90°-α≤Φ₁≤90°, where α is gearing engagement angle. Working part of each cutting tool features cutting tool top width obeying above inequality.

EFFECT: expanded performances.

6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к инструментам для нарезания арочных (круговых) зубьев цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем зуба.The invention relates to tools for cutting arched (circular) teeth of cylindrical gears with an involute tooth profile.

Известна односторонняя зуборезная головка по ОСТ 2 И45-4-79, содержащая корпус и резцы, причем корпус выполнен в виде тела вращения, ось вращения которого является осью вращения головки, по периферии корпуса выполнены сквозные радиальные пазы, а каждый из резцов состоит из рабочей части, на которой выполнены главная, торцовая и вспомогательная режущие кромки, и крепежной части, посредством которой каждый резец закреплен в радиальном пазу корпуса параллельно оси вращения головки, при этом точки пересечения прямых, на которых лежат главная и торцовая режущие кромки резцов, расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения головки и лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения головки [Металлорежущий инструмент. Часть 4. Зуборезный инструмент: Каталог//ВНИИинструмент. - М.: ВНИИТЭМР, 1988, стр.85].Known single-sided gear cutting head according to OST 2 I45-4-79, comprising a housing and cutters, the housing being made in the form of a body of revolution, the axis of rotation of which is the axis of rotation of the head, radial grooves are made along the periphery of the housing, and each of the cutters consists of a working part on which the main, end and auxiliary cutting edges are made, and the fastening part, by means of which each cutter is fixed in the radial groove of the housing parallel to the axis of rotation of the head, while the intersection points of the lines on which the main and rtsovaya cutting edges of cutters are disposed at equal distances from the axis of rotation of the head and lie in one plane perpendicular to the axis of rotation of the head [Cutting tool. Part 4. Gear cutting tool: Catalog // VNIIinstrument. - M.: VNIITEMR, 1988, p. 85].

В этой головке дно каждого радиального паза лежит в плоскости, расположенной по касательной к цилиндрической поверхности, ось вращения которой совпадает с осью вращения головки. В крепежной части каждого резца выполнены сквозные отверстия, и каждый резец при помощи винтов прикреплен к дну паза. Головка снабжена подкладками, устанавливаемыми между резцами и дном радиальных пазов. Рабочая часть каждого резца выполнена шире его крепежной части, образуя заплечики, которыми резец опирается на торец корпуса.In this head, the bottom of each radial groove lies in a plane tangential to the cylindrical surface, the axis of rotation of which coincides with the axis of rotation of the head. Through holes are made in the fastening part of each cutter, and each cutter is attached to the bottom of the groove with screws. The head is provided with pads installed between the cutters and the bottom of the radial grooves. The working part of each cutter is made wider than its fastening part, forming the shoulders with which the cutter rests on the end face of the body.

Известна также резцовая зуборезная головка, содержащая корпус и резцы, причем корпус выполнен в виде тела вращения, ось вращения которого является осью вращения головки, по периферии корпуса выполнены сквозные радиальные пазы, а каждый из резцов состоит из рабочей части, на которой выполнены главная, торцовая и вспомогательная режущие кромки, и крепежной части, посредством которой каждый резец закреплен в радиальном пазу корпуса параллельно оси вращения головки, при этом точки пересечения прямых, на которых лежат главная и торцовая режущие кромки резцов, расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения головки и лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения головки [ГОСТ11902-77 Головки зуборезные для конических и гипоидных зубчатых колес с круговыми зубьями. Москва, Издательство стандартов, 1985, черт.2] - прототип.Also known is a cutting gear cutting head containing a housing and cutters, the housing being made in the form of a body of revolution, the axis of rotation of which is the axis of rotation of the head, radial grooves are made on the periphery of the housing, and each of the cutters consists of a working part on which the main, mechanical and auxiliary cutting edges, and the fastening part, by means of which each cutter is fixed in the radial groove of the housing parallel to the axis of rotation of the head, while the points of intersection of the lines on which the main and end cuts lie s edge cutters are arranged at the same distance from the axis of rotation of the head and lie in one plane perpendicular to the axis of rotation of the head [GOST11902-77 gear cutting heads for bevel and hypoid gears with circular teeth. Moscow, Publishing house of standards, 1985, devil 2] - prototype.

Общим недостатком указанных резцовых головок является то, что в этих головках главная режущая кромка каждого резца расположена таким образом, что главный угол в плане φ, измеряемый между главной режущей кромкой и прямой, перпендикулярной оси вращения головки, равен: φ=90°-α+N/6 - у наружных резцов, которыми обрабатываются вогнутые стороны зубьев, и φ=90°-α-N/6 - у внутренних резцов, которыми обрабатываются выпуклые стороны зубьев, где α - угол зацепления зубчатой передачи, а N - номер резцов, N=0…42. Таким образом, при α=20° угол φ у наружных резцов находится в диапазоне от 70° до 77°, а у внутренних резцов - в диапазоне от 63° до 70°.A common drawback of these cutter heads is that in these heads the main cutting edge of each cutter is located in such a way that the main angle in terms of φ, measured between the main cutting edge and a straight line perpendicular to the axis of rotation of the head, is equal to: φ = 90 ° -α + N / 6 - for the external incisors that process the concave sides of the teeth, and φ = 90 ° -α-N / 6 - for the internal incisors that process the convex sides of the teeth, where α is the gearing angle and N is the number of incisors, N = 0 ... 42. Thus, at α = 20 °, the angle φ for the external incisors is in the range from 70 ° to 77 °, and for the internal incisors it is in the range from 63 ° to 70 °.

Вследствие этого при нарезании арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес с помощью такой головки требуемый эвольвентный профиль зуба, соответствующий заданному углу зацепления, будет получаться только в плоскости, перпендикулярной оси зубчатого колеса и проходящей через середину колеса и ось вращения головки, и только у резцов с N=0. Во всех других сечениях, перпендикулярных оси зубчатого колеса, будет происходить искажение профиля зуба, и чем ближе к торцу зубчатого колеса, тем сильнее. Это объясняется тем, что во всех других сечениях, перпендикулярных оси зубчатого колеса, угол между проекцией главной режущей кромки на эту секущую плоскость и прямой, параллельной оси головки, будет отличаться от угла зацепления, и чем ближе к торцу зубчатого колеса, тем этот угол будет меньше. Поэтому в этих плоскостях профиль зуба будет соответствовать другим, меньшим углам зацепления. Таким образом, при нарезании арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес с помощью такой головки будут изготовляться колеса, у которых профиль зуба в сечениях, перпендикулярных оси колеса, будет все время изменяться по мере перемещения секущей плоскости от одного торца колеса к другому. Это приведет к тому, что изготовленная с помощью такой головки пара цилиндрических зубчатых колес будет контактировать только поверхностями зубьев, прилегающими к секущей плоскости, проходящей через середину колеса. Поэтому такая зубчатая пара не сможет передавать требуемые усилия, не будет обеспечена плавность ее работы, а в зоне контакта будет происходить интенсивный износ трущихся поверхностей, что приведет к быстрому выходу зубчатой пары из строя.As a result of this, when cutting arched teeth of cylindrical gears with such a head, the required involute tooth profile corresponding to a given angle of engagement will be obtained only in a plane perpendicular to the gear axis and passing through the middle of the wheel and the axis of rotation of the head, and only for incisors with N = 0. In all other sections perpendicular to the axis of the gear, the tooth profile will be distorted, and the closer to the end of the gear, the stronger. This is because in all other sections perpendicular to the axis of the gear, the angle between the projection of the main cutting edge on this secant plane and a straight line parallel to the axis of the head will differ from the engagement angle, and the closer to the end of the gear, the angle will be smaller. Therefore, in these planes, the tooth profile will correspond to other, smaller angles of engagement. Thus, when cutting arched teeth of cylindrical gears with the help of such a head, wheels will be manufactured in which the tooth profile in sections perpendicular to the axis of the wheel will always change as the cutting plane moves from one end of the wheel to the other. This will lead to the fact that a pair of cylindrical gears made with such a head will contact only the surfaces of the teeth adjacent to the secant plane passing through the middle of the wheel. Therefore, such a gear pair will not be able to transfer the required efforts, smooth operation will not be ensured, and intensive wear of the rubbing surfaces will occur in the contact zone, which will lead to the rapid failure of the gear pair.

Вспомогательные режущие кромки резцов в этих резцовых головках расположены таким образом, что наружный угол φ₁ между вспомогательной режущей кромкой и прямой, перпендикулярной оси вращения головки, равен: φ₁=90°-α-N/6 - у наружных резцов, которыми обрабатываются вогнутые стороны зубьев, и φ₁=90°-α+N/6 - у внутренних резцов, которыми обрабатываются выпуклые стороны зубьев. Таким образом, при N≠0 у наружных резцов угол φ₁<90°-α. Из-за этого при обработке таким наружным резцом вогнутой стороны арочного зуба цилиндрического зубчатого колеса его вспомогательная режущая кромка может повредить выпуклую сторону соседнего зуба, что приведет к браку.The auxiliary cutting edges of the cutters in these cutting heads are located so that the outer angle φ ₁ between the auxiliary cutting edge and a straight line perpendicular to the axis of rotation of the head is equal to: φ ₁ = 90 ° -α-N / 6 - for the external cutters with which the concave the sides of the teeth, and φ ₁ = 90 ° -α + N / 6 - in the internal incisors that process the convex sides of the teeth. Thus, at N ≠ 0, the external incisors have an angle φ ₁ <90 ° -α. Because of this, when the concave side of the arched tooth of a cylindrical gear wheel is machined with such an external incisor, its auxiliary cutting edge can damage the convex side of the adjacent tooth, which will lead to marriage.

Кроме того, у известных зуборезных головок ширина вершины резцов Sb назначается из условия, чтобы она была чуть меньше ширины впадины между зубьями на узком конце конического зубчатого колеса. Однако такое условие не подходит для выбора ширины вершины резцов в головках, предназначенных для нарезания арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес. Отсутствие возможности расчета оптимального значения ширины вершины резцов в таких головках может привести к двум видам негативных последствий. В первом случае - при использовании головки с резцами, у которых ширина вершины резцов больше максимально допустимого значения, - это приведет к повреждению поверхности соседнего зуба. Это особенно актуально в тех случаях, когда ширина зубчатого колеса имеет значения, близкие к удвоенным значениям радиуса арки зуба. В результате будет получаться бракованная продукция. Во втором случае - при использовании головки с резцами, у которых ширина вершины резцов значительно меньше допустимого значения, - это приведет к снижению прочности и жесткости резцов. Следствием этого будет быстрый выход резцов из строя или необходимость снижения режимов резания и, как следствие этого, - снижение производительности обработки.In addition, with known gear cutting heads, the width of the apex of the incisors Sb is assigned so that it is slightly less than the width of the depression between the teeth at the narrow end of the bevel gear. However, this condition is not suitable for selecting the width of the top of the incisors in the heads intended for cutting arched teeth of cylindrical gears. The inability to calculate the optimal value of the width of the tip of the incisors in such heads can lead to two types of negative consequences. In the first case - when using a head with incisors, in which the width of the apex of the incisors is greater than the maximum permissible value - this will damage the surface of the adjacent tooth. This is especially true in cases where the width of the gear has values close to twice the radius of the tooth arch. The result will be defective products. In the second case, when using a head with incisors, in which the width of the apex of the incisors is much less than the permissible value, this will lead to a decrease in the strength and stiffness of the incisors. The consequence of this will be a quick failure of the cutters or the need to reduce cutting conditions and, as a consequence of this, a decrease in processing productivity.

Все указанные недостатки не позволяют использовать известную резцовую зуборезную головку для нарезания арочных (круговых) зубьев цилиндрических зубчатых колес. Это сужает технологические возможности головки.All these drawbacks do not allow the use of the known cutting gear cutting head for cutting arched (circular) teeth of spur gears. This limits the technological capabilities of the head.

Предлагаемое изобретение направлено на расширение технологических возможностей резцовой зуборезной головки.The present invention is aimed at expanding the technological capabilities of the cutting gear cutting head.

Для решения этой задачи в резцовой зуборезной головке для нарезания арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес, содержащей корпус и резцы, причем корпус выполнен в виде тела вращения, ось вращения которого является осью вращения головки, по периферии корпуса выполнены сквозные радиальные пазы, а каждый из резцов состоит из рабочей части, на которой выполнены главная, торцовая и вспомогательная режущие кромки, и крепежной части, посредством которой каждый резец закреплен в радиальном пазу корпуса параллельно оси вращения головки, при этом точки пересечения прямых, на которых лежат главная и торцовая режущие кромки резцов, расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения головки и лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения головки, согласно изобретению главная режущая кромка каждого резца расположена таким образом, что главный угол в плане, измеряемый между главной режущей кромкой и прямой, перпендикулярной оси вращения головки, равен 90°, вспомогательная режущая кромка каждого резца расположена таким образом, что наружный угол φ₁между вспомогательной режущей кромкой и прямой, перпендикулярной оси вращения головки, определяется из следующего неравенства: 90°-α≤φ₁≤90°, где α - угол зацепления зубчатой передачи, рабочая часть каждого резца выполнена такой, что ширина вершины резца определяется из следующего неравенства:To solve this problem, in a cutting head for cutting arched teeth of cylindrical gears containing a housing and cutters, the housing being made in the form of a rotation body, the axis of rotation of which is the axis of rotation of the head, radial grooves are made along the periphery of the housing, and each of the cutters consists of from the working part, on which the main, end and auxiliary cutting edges are made, and the fastening part, by means of which each cutter is fixed in the radial groove of the housing parallel to the axis of rotation of the head, when the point of intersection of the straight lines on which the main and end cutting edges of the cutters lie, are located at the same distance from the axis of rotation of the head and lie in the same plane perpendicular to the axis of rotation of the head, according to the invention, the main cutting edge of each cutter is located so that the main angle is in plan measured between a major cutting edge and a line perpendicular to the axis of rotation of the head, is 90 °, the minor cutting edge of each cutter is arranged so that the outer angle φ ₁ between the auxiliary cutting edge and a line perpendicular to the axis of rotation of the head is determined from the following inequality: 90 ° -α≤φ ₁ ≤90 °, where α - angle gear engagement, the working part of each blade is formed such that the width of the top cutter is determined from the following inequality:

,

где S_b - ширина вершины резца;where S _b is the width of the tip of the cutter;

R - радиус арки зуба зубчатого колеса;R is the radius of the arch of the gear tooth;

b - ширина зубчатого колеса,b is the width of the gear

U - номинальный размер ширины впадины между зубьями зубчатого колеса, измеренный по хорде окружности, полученной при сечении цилиндра с радиусом, меньшим радиуса начального цилиндра на высоту головки зуба, плоскостью, перпендикулярной оси зубчатого колеса, который вычисляется по формуле U is the nominal size of the width of the depression between the teeth of the gear wheel, measured by the chord of a circle obtained by cutting a cylinder with a radius smaller than the radius of the initial cylinder by the height of the tooth head, with a plane perpendicular to the axis of the gear wheel, which is calculated by the formula

U=π·m/2-2h^* _a·m·tgα,U = π · m / 2-2h ^* _a · m · tgα,

где m - модуль зацепления;where m is the modulus of engagement;

h^* _a- коэффициент высоты головки зуба;h ^* _a is the height coefficient of the tooth head;

α - угол зацепления зубчатой передачи.α is the gearing angle.

Дно каждого радиального паза лежит в плоскости, расположенной по касательной к цилиндрической поверхности, ось вращения которой совпадает с осью вращения головки. В крепежной части каждого резца выполнены сквозные отверстия, и каждый резец при помощи винтов прикреплен к дну паза.The bottom of each radial groove lies in a plane tangential to the cylindrical surface, the axis of rotation of which coincides with the axis of rotation of the head. Through holes are made in the fastening part of each cutter, and each cutter is attached to the bottom of the groove with screws.

Для сокращения номенклатуры зуборезных головок она снабжена несколькими комплектами подкладок, имеющих одинаковую толщину и устанавливаемых между крепежными частями резцов и дном радиальных пазов.To reduce the nomenclature of gear cutting heads, it is equipped with several sets of linings having the same thickness and installed between the fastening parts of the cutters and the bottom of the radial grooves.

В осевом направлении резцы могут фиксироваться двумя способами. В первом случае рабочая часть каждого резца выполнена шире его крепежной части, образуя заплечики, которыми резец опирается на торец корпуса. Во втором случае головка снабжена опорным кольцом, закрепленным на нерабочем торце корпуса, и резцы своими тыльными торцами опираются на это опорное кольцо.In the axial direction, the cutters can be fixed in two ways. In the first case, the working part of each cutter is made wider than its fastening part, forming the shoulders with which the cutter rests on the end face of the body. In the second case, the head is equipped with a support ring mounted on the non-working end of the housing, and the cutters rely on this support ring with their rear ends.

Оснащение рабочей части резцов твердосплавными пластинами позволяет повысить скорости резания и производительность обработки.Equipping the working part of the cutters with carbide inserts can increase the cutting speed and processing productivity.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена предлагаемая резцовая зуборезная головка, продольный разрез; на фиг.2 - вид А по фиг.1; на фиг.3 изображен резец с заплечиками; на фиг.4 - схема обработки вогнутых сторон эвольвентных участков зубьев; на фиг.5 - схема обработки выпуклых сторон эвольвентных участков зубьев; на фиг.6 - типы наружных резцов; на фиг.7 - типы внутренних резцов.Figure 1 shows the proposed cutter gear head, a longitudinal section; figure 2 is a view of figure 1; figure 3 shows a cutter with shoulders; figure 4 - diagram of the processing of the concave sides of the involute sections of the teeth; figure 5 - diagram of the processing of the convex sides of the involute sections of the teeth; figure 6 - types of external incisors; Fig.7 - types of internal incisors.

Резцовая зуборезная головка содержит корпус 1 и резцы 2. Корпус выполнен в виде тела вращения, ось вращения которого является осью Д вращения головки. По периферии корпуса выполнены сквозные радиальные пазы. Дно Г каждого радиального паза лежит в плоскости, расположенной по касательной к цилиндрической поверхности, ось вращения которой совпадает с осью Д вращения головки. Каждый из резцов состоит из рабочей части, на которой выполнены главная 3, торцовая 4 и вспомогательная 5 режущие кромки, и крепежной части, посредством которой каждый резец закреплен в радиальном пазу корпуса параллельно оси Д вращения головки.The cutting gear head includes a housing 1 and cutters 2. The housing is made in the form of a body of revolution, the axis of rotation of which is the axis D of rotation of the head. Along the periphery of the housing, through radial grooves are made. The bottom Г of each radial groove lies in a plane tangential to the cylindrical surface, the axis of rotation of which coincides with the axis D of rotation of the head. Each of the cutters consists of a working part on which the main 3, end 4 and auxiliary 5 cutting edges are made, and a fastening part, by means of which each cutter is fixed in the radial groove of the housing parallel to the axis D of rotation of the head.

Главная режущая кромка 3 каждого резца пересекается с торцовой режущей кромкой 4 в точке или сопряжена с ней по радиусу r. Точки Е пересечения прямых, на которых лежат главная 3 и торцовая 4 режущие кромки резцов, расположены на одинаковом расстоянии от оси Д вращения головки и лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения головки. Главная режущая кромка 3 каждого резца расположена таким образом, что главный угол в плане φ, измеряемый между главной режущей кромкой и прямой, перпендикулярной оси Д вращения головки и проходящей через точку Е, равен 90°.The main cutting edge 3 of each cutter intersects with the end cutting edge 4 at a point or mates with it along a radius r. The intersection points E of the straight lines on which the main 3 and the end 4 cutting edges of the cutters lie are located at the same distance from the axis D of rotation of the head and lie in the same plane perpendicular to the axis of rotation of the head. The main cutting edge 3 of each cutter is positioned so that the main angle in the plane φ, measured between the main cutting edge and the straight line perpendicular to the axis D of rotation of the head and passing through point E, is 90 °.

Вспомогательная режущая кромка 5 каждого резца пересекается с торцовой режущей кромкой 4 в точке или сопряжена с ней по радиусу r₁ и расположена таким образом, что наружный угол φ₁ между вспомогательной режущей кромкой и прямой, перпендикулярной оси Д вращения головки и проходящей через точку Ж пересечения прямых, на которых лежат торцовая и вспомогательная режущие кромки, определяется из следующего неравенства: 90°-α≤φ₁≤90°, где α - угол зацепления зубчатой передачи в нормальном сечении.The auxiliary cutting edge 5 of each cutter intersects with the end cutting edge 4 at a point or is mated with it along the radius r ₁ and is located in such a way that the outer angle φ ₁ between the auxiliary cutting edge and a straight line perpendicular to the axis of rotation of the head D and passing through the point of intersection Ж the straight lines on which the end and auxiliary cutting edges lie are determined from the following inequality: 90 ° -α≤φ ₁ ≤90 °, where α is the gearing angle in the normal section.

Рабочая часть каждого резца выполнена такой, что ширина вершины резца определяется из следующего неравенства:The working part of each incisor is made such that the width of the tip of the incisor is determined from the following inequality:

,

R - радиус арки зуба зубчатого колеса 6;R is the radius of the arch of the gear tooth 6;

b - ширина зубчатого колеса 6,b is the width of the gear 6,

U - номинальный размер ширины впадины между зубьями зубчатого колеса 6, измеренный по хорде окружности, полученной при сечении цилиндра с радиусом, меньшим радиуса начального цилиндра на высоту головки зуба, плоскостью, перпендикулярной оси З зубчатого колеса 6, который вычисляется по формуле U is the nominal size of the width of the depression between the teeth of the gear wheel 6, measured by the chord of a circle obtained by cutting a cylinder with a radius smaller than the radius of the initial cylinder by the height of the tooth head, with a plane perpendicular to the axis Z of gear 6, which is calculated by the formula

U=π·m/2-2h^* _a·m·tgα,U = π · m / 2-2h ^* _a · m · tgα,

В том случае, когда главная 3 и торцовая 4 режущие кромки пересекаются в точке, ширину вершины резца S_b измеряют от точки их пересечения до точки пересечения прямой, на которой лежит вспомогательная режущая кромка 5, с плоскостью, перпендикулярной оси Д вращения головки и проходящей через точку пересечения главной и торцовой режущих кромок (см. фиг.6а, в, фиг.7а, в). А когда главная и торцовая режущие кромки сопряжены по радиусу, ширину вершины резца S_bизмеряют от точки пересечения радиуса r сопряжения этих режущих кромок с плоскостью И, перпендикулярной оси Д вращения головки и проходящей через центр Ц этого радиуса сопряжения, до точки пересечения этой же плоскости с прямой, на которой лежит вспомогательная режущая кромка 5 (см. фиг.6б, г, д, фиг.7б, г, д).In the case when the main 3 and the end 4 cutting edges intersect at a point, the width of the tip of the cutter S _{b is} measured from the point of intersection to the point of intersection of the straight line on which the auxiliary cutting edge 5 lies, with a plane perpendicular to the axis D of rotation of the head and passing through the intersection point of the main and end cutting edges (see figa, b, figa, b). And when the main and end cutting edges are radially conjugated, the width of the tip of the cutter S _{b is} measured from the point of intersection of the radius r of the mating of these cutting edges with the plane And, perpendicular to the axis D of rotation of the head and passing through the center C of this mating radius, to the intersection of the same plane with a straight line on which the auxiliary cutting edge 5 lies (see FIG. 6b, g, d, FIG. 7b, g, d).

Когда главная 3 и торцовая 4 режущие кромки пересекаются в точке, профилирующей точкой резца является точка пересечения этих режущих кромок, а когда главная и торцовая режущие кромки сопряжены по радиусу, профилирующей точкой резца является точка К пересечения радиуса сопряжения этих режущих кромок с плоскостью И, перпендикулярной оси вращения головки и проходящей через центр Ц этого радиуса сопряжения.When the main 3 and end 4 cutting edges intersect at a point, the cutting point of the cutter is the intersection point of these cutting edges, and when the main and end cutting edges are radiused, the cutting point of the cutter is the point K of the intersection radius of the cutting edges of these cutting edges with the plane And perpendicular the axis of rotation of the head and passing through the center C of this mating radius.

Для того чтобы резец в процессе обработки не задевал за боковые поверхности обрабатываемого и соседнего зуба, рабочая часть резца выполнена таким образом, что она не выступает за границы пространственной фигуры, образованной вращением вокруг оси вращения головки режущих кромок резца.In order to prevent the cutter from touching the side surfaces of the tooth being machined and the adjacent tooth during processing, the working part of the cutter is designed so that it does not protrude beyond the boundaries of the spatial figure formed by rotation around the axis of rotation of the head of the cutting edges of the cutter.

В крепежной части каждого резца выполнены сквозные отверстия, и каждый резец при помощи винтов 7 прикреплен к дну Г паза.Through holes are made in the fastening part of each cutter, and each cutter is attached to the bottom of the groove using screws 7.

Радиальные пазы в корпусе головки выполнены такой глубины, чтобы расстояние от оси Д вращения головки до дна Г паза, сложенное с расстоянием С от базовой плоскости наружного резца до его профилирующей точки, было не больше радиуса R арки зуба зубчатого колеса. Поэтому для того, чтобы одну и ту же зуборезную головку можно было использовать для нарезания как эвольвентного участка зуба, так и впадины между зубьями как выпуклой, так и вогнутой стороны зуба, она снабжена несколькими комплектами подкладок 8, устанавливаемых между крепежными частями резцов и дном Г радиальных пазов. В каждом комплекте подкладки имеют одинаковую толщину, а количество подкладок в комплекте равно количеству резцов. Использование подкладок позволяет сократить номенклатуру зуборезных головок. Более того, использование подкладок позволяет при помощи одной и той же резцовой головки нарезать зубчатые колеса с различными, но близкими по значению, радиусами арок зубьев.Radial grooves in the head housing are made so deep that the distance from the axis D of rotation of the head to the bottom G of the groove, folded with the distance C from the base plane of the external cutter to its profiling point, is not greater than the radius R of the gear tooth arch. Therefore, in order for the same gear cutting head to be used for cutting both the involute part of the tooth and the cavity between the teeth of the convex and concave sides of the tooth, it is equipped with several sets of pads 8, installed between the mounting parts of the incisors and the bottom Г radial grooves. In each set, the pads have the same thickness, and the number of pads in the set is equal to the number of cutters. The use of pads allows you to reduce the range of gear cutting heads. Moreover, the use of pads allows you to cut gears with different, but close in value, radii of the arches of the teeth using the same incisor head.

Возможны два варианта фиксации положения резцов в осевом направлении. В первом случае рабочую часть каждого резца выполняют шире его крепежной части, образуя заплечики 9, которыми резец опирается на торец Т корпуса (см. фиг.3). Во втором случае зуборезную головку снабжают опорным кольцом 10, закрепленным на нерабочем торце корпуса, а резцы закрепляют таким образом, что они своими тыльными торцами опираются на это опорное кольцо (см. фиг.1).There are two options for fixing the position of the cutters in the axial direction. In the first case, the working part of each cutter is made wider than its fastening part, forming shoulders 9, with which the cutter rests on the end face T of the body (see figure 3). In the second case, the gear cutting head is provided with a support ring 10 mounted on a non-working end of the housing, and the cutters are fixed in such a way that they rely on this support ring with their rear ends (see Fig. 1).

Рабочие части резцов могут быть оснащены твердосплавными пластинами.The working parts of the cutters can be equipped with carbide inserts.

Работает головка следующим образом.The head works as follows.

Обрабатывают зубья методом обката. Для этого обрабатываемое зубчатое колесо 6 закрепляют в шпиндельной бабке или другом подобном устройстве, обеспечивающем программируемый поворот зубчатого колеса вокруг его оси. Резцовую зуборезную головку закрепляют на шпинделе 11 инструментальной головки, снабженной приводом вращения шпинделя. При этом ось вращения шпинделя должна быть перпендикулярна плоскости П, проходящей через ось З зубчатого колеса 6. Сама инструментальная головка должна иметь возможность перемещения вдоль оси ее шпинделя, а также в направлении, параллельном оси 3 зубчатого колеса, и программируемое перемещение в направлении Л, перпендикулярном оси шпинделя 11, в плоскости М, перпендикулярной оси 3 зубчатого колеса.The teeth are treated by rolling. To do this, the gear being machined 6 is fixed in a headstock or other similar device, providing programmable rotation of the gear around its axis. The cutting gear cutting head is fixed on the spindle 11 of the tool head equipped with a spindle rotation drive. In this case, the axis of rotation of the spindle should be perpendicular to the plane P passing through the axis Z of gear 6. The tool head itself must be able to move along the axis of its spindle, as well as in a direction parallel to axis 3 of the gear, and programmable movement in the direction L perpendicular the axis of the spindle 11, in the plane M, perpendicular to the axis 3 of the gear.

Для обработки эвольвентных участков вогнутых сторон зубьев зубчатого колеса в радиальных пазах корпуса закрепляют наружные резцы, у которых главная режущая кромка 3 расположена дальше от оси Д вращения головки, чем вспомогательная режущая кромка 5 (см. фиг.4, 6). Между крепежными частями резцов и дном Г радиальных пазов корпуса устанавливают прокладки 8 такой толщины, чтобы профилирующая точка резца находилась на заданном расстоянии R от оси головки.To process the involute sections of the concave sides of the gear teeth in the radial grooves of the casing, external cutters are fixed, in which the main cutting edge 3 is located farther from the axis D of rotation of the head than the auxiliary cutting edge 5 (see Figs. 4, 6). Between the mounting parts of the cutters and the bottom G of the radial grooves of the housing, gaskets 8 are installed so thick that the profiling point of the cutter is at a predetermined distance R from the axis of the head.

Устанавливают инструментальную головку в такое положение, чтобы ось Д вращения резцовой головки располагалась в плоскости М, перпендикулярной оси З зубчатого колеса и проходящей через середину колеса. В осевом направлении головку устанавливают так, чтобы профилирующие точки резцов располагались в плоскости Н, касательной к основному цилиндру О зубчатого колеса. Перемещая инструментальную головку в направлении, перпендикулярном оси инструментального шпинделя 11, подводят резцовую головку к зубчатому колесу 6. Включают вращение резцовой головки. По программе от устройства ЧПУ придают резцовой головке перемещение по стрелке Л в направлении, перпендикулярном оси инструментального шпинделя, а зубчатому колесу 6 - согласованный с этим перемещением поворот зубчатого колеса вокруг своей оси З. При этом профилирующие точки резцов совершают движение обката в плоскости Н, касательной к основному цилиндру О зубчатого колеса, формируя эвольвентный профиль зуба.Set the tool head in such a position that the axis D of rotation of the cutting head is located in the plane M, perpendicular to the axis Z of the gear and passing through the middle of the wheel. In the axial direction, the head is set so that the profiling points of the cutters are located in the plane H tangent to the main cylinder O of the gear. Moving the tool head in a direction perpendicular to the axis of the tool spindle 11, bring the cutter head to the gear 6. Turn on the rotation of the cutter head. According to the program from the CNC device, give the incisor head a movement along the arrow L in the direction perpendicular to the axis of the tool spindle, and the gear wheel 6 - rotation of the gear wheel aligned with this movement around its axis Z. In this case, the profiling points of the cutters perform a rolling movement in the tangent plane H to the main cylinder O of the gear, forming an involute tooth profile.

Для формирования эвольвентного профиля вогнутой стороны зуба достаточно выполнить обкат на угле α₁. При дальнейшем перемещении резцовой головки по стрелке Л резцы своими вспомогательными режущими кромками 5 обрабатывают эвольвентный участок, прилегающий к выпуклой стороне соседнего зуба, оставляя припуск на последующую чистовую обработку. После этого резцовую головку поднимают выше вершин зубьев и возвращают в исходную точку. Поворачивают зубчатое колесо на угол, равный угловому шагу между зубьями, и аналогичным образом обрабатывают эвольвентный участок вогнутой стороны следующего зуба. Так, последовательно, обрабатывают эвольвентные участки вогнутых сторон всех зубьев зубчатого колеса.To form an involute profile of the concave side of the tooth, it is sufficient to run on the angle α ₁ . With further movement of the cutting head in the direction of arrow L, the cutters with their auxiliary cutting edges 5 process the involute section adjacent to the convex side of the adjacent tooth, leaving an allowance for the subsequent finishing. After that, the cutting head is raised above the tops of the teeth and returned to the starting point. The gear is rotated by an angle equal to the angular pitch between the teeth, and the involute portion of the concave side of the next tooth is similarly treated. So, sequentially, the involute sections of the concave sides of all the gear teeth are treated.

После этого обрабатывают эвольвентные участки выпуклых сторон зубьев. Для этого в радиальных пазах корпуса закрепляют внутренние резцы, у которых главная режущая кромка 3 расположена ближе к оси Д вращения головки, чем вспомогательная режущая кромка 5 (см. фиг.5, 7). Вместо подкладок 8 устанавливают другие подкладки, толщина которых равна сумме толщины подкладок 8 наружных резцов и расстояния С от базовой плоскости наружных резцов до профилирующей точки. За счет этого обеспечивают соблюдение условия, что профилирующие точки используемых внутренних резцов располагаются на том же расстоянии R от оси головки, что и профилирующие точки наружных резцов. Соблюдение этого условия обеспечивает постоянство толщины зубьев во всех поперечных сечениях, перпендикулярных оси зубчатого колеса и равенство радиуса арки по вогнутой и выпуклой сторонам зубьев.After that, the involute sections of the convex sides of the teeth are treated. For this, internal cutters are fixed in the radial grooves of the body, in which the main cutting edge 3 is located closer to the axis D of rotation of the head than the auxiliary cutting edge 5 (see Fig. 5, 7). Instead of pads 8, other pads are installed, the thickness of which is equal to the sum of the thickness of the pads 8 of the external incisors and the distance C from the base plane of the external incisors to the profiling point. Due to this, it is ensured that the profiling points of the used internal incisors are located at the same distance R from the axis of the head as the profiling points of the external incisors. Observance of this condition ensures the constant thickness of the teeth in all cross sections perpendicular to the axis of the gear wheel and the equality of the radius of the arch along the concave and convex sides of the teeth.

Обрабатывают эвольвентные участки выпуклых сторон зубьев аналогичным образом - методом обката в плоскости Н, касательной к основному цилиндру О зубчатого колеса. Только в этом случае вначале в обработку вступают вспомогательные режущие кромки 5 резцов, а потом - главные режущие кромки 3. Обрабатывают эвольвентные участки выпуклых сторон зубьев тоже последовательно - зуб за зубом.The involute sections of the convex sides of the teeth are treated in a similar way - by rolling in the plane H tangent to the main cylinder O of the gear. Only in this case, at first, the auxiliary cutting edges of the 5 cutters enter the processing, and then the main cutting edges 3. The involute sections of the convex sides of the teeth are also processed sequentially - tooth after tooth.

Впадины между зубьями обрабатывают методом обката в плоскости, касательной к делительному цилиндру. При этом между базовыми плоскостями резцов и дном пазов устанавливают подкладки такой толщины, чтобы профилирующие точки резцов были расположены на заданном расстоянии от оси головки. Для обработки вогнутых сторон впадин используют наружные резцы, а для обработки выпуклых сторон впадин используют внутренние резцы.The hollows between the teeth are treated by rolling in a plane tangent to the dividing cylinder. In this case, between the base planes of the incisors and the bottom of the grooves, linings of such a thickness are installed so that the profiling points of the incisors are located at a given distance from the axis of the head. For the treatment of the concave sides of the depressions, external incisors are used, and for the treatment of the convex sides of the depressions, internal incisors are used.

Таким образом, предлагаемая резцовая зуборезная головка позволяет нарезать арочные (круговые) зубья цилиндрических зубчатых колес. Это расширяет технологические возможности головки. Более того, использование нескольких комплектов подкладок позволяет при помощи одной резцовой головки обрабатывать как эвольвентные участки зубьев, так и впадины между зубьями, как выпуклые, так и вогнутые стороны зубьев.Thus, the proposed cutter gear head allows you to cut arched (circular) teeth of the cylindrical gears. This extends the technological capabilities of the head. Moreover, the use of several sets of pads allows using one incisor head to process both involute sections of the teeth and the hollows between the teeth, both the convex and concave sides of the teeth.

Данная резцовая зуборезная головка используются на Рязанском станкостроительном заводе для изготовления арочных (круговых) зубьев цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем зуба.This cutting gear head is used at the Ryazan Machine Tool Plant for the manufacture of arched (circular) teeth of spur gears with an involute tooth profile.

Claims

1. The cutting gear head for cutting arched teeth of cylindrical gears, comprising a housing and cutters, the housing being made in the form of a body of revolution, the axis of rotation of which coincides with the axis of rotation of the head, radial grooves are made on the periphery of the housing, and each of the cutters consists of a working the part on which the main, end and auxiliary cutting edges are made, and the fastening part, by means of which each cutter is fixed in the radial groove of the housing parallel to the axis of rotation of the head, while the intersection points straight lines on which the main and end cutting edges of the cutters lie, are located at the same distance from the axis of rotation of the head and lie in the same plane perpendicular to the axis of rotation of the head, characterized in that the main cutting edge of each cutter is located so that the main angle in the plane, measured between the major cutting edge and a line perpendicular to the axis of rotation of the head, is 90 °, the outer angle φ ₁ between the minor cutting edge of each blade and the straight line perpendicular to the axis of rotation of the head, defined by the following ner equalities: 90 ° -α≤φ ₁ ≤90 °, where α - angle gear engagement, the working part of each blade is formed with a width cutter vertex defined by the following inequality:

where S _b is the width of the tip of the cutter;
R is the radius of the arch of the gear tooth;
b is the width of the gear;
U is the nominal size of the width of the depression between the teeth of the gear wheel, measured by the chord of a circle obtained by cutting a cylinder with a radius smaller than the radius of the initial cylinder by the height of the tooth head, with a plane perpendicular to the axis of the gear wheel, which is determined by the formula U = π · m / 2 -2h ^* _a · m · tgα,
where m is the modulus of engagement;
h ^* _a is the height coefficient of the tooth head;
α is the gearing angle.

2. The head according to claim 1, characterized in that the bottom of each radial groove lies in a plane tangential to the cylindrical surface, the axis of rotation of which coincides with the axis of rotation of the head, through holes are made in the fastening part of each cutter and each cutter with screws attached to the bottom of the radial groove.

3. The head according to claim 2, characterized in that it is equipped with several sets of linings having the same thickness and installed between the mounting parts of the cutters and the bottom of the radial grooves.

4. The cutting gear head according to claim 1, characterized in that the working part of each cutter is made wider than its fastening part with the formation of shoulders, with which the cutter rests on the end face of the housing.

5. The head according to claim 1, characterized in that it is equipped with a support ring mounted on the inoperative end of the housing, and the cutters are fixed so that they are supported by their back ends on said support ring.

6. The head according to claim 1, characterized in that the working parts of the cutters are equipped with carbide inserts.