МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.9.048.4
Д. В. КРАВЧЕНКО
ОСОБЕННОСТИ КОМПЛЕКТНОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Установлено негативное влияние конусности боковых поверхностей зубьев на точность и работоспособность зубчатой передачи, составленных из зубчатых колес, полученных электроэрозионным вырезанием. Предложены зависимости для расчета угла ак конусности и бокового зазора ]к в зубчатой передаче, а также мероприятия, исключающие возможность неправильной сборки зубчатых передач из колес, полученных электроэрозионным вырезанием .
Контурное электроэрозионное вырезание (ЭЭВ) проволочным электродом-штструментом (ЭИ) на станках с ЧПУ применимо для формообразования венцов цилиндрических прямозубых дисковых эвольвенп гьгх зубчатых колес (ЗК) и в ряде случаев более эффективно, чем зубофрезерование, по шггегральньш критериям -энергозатратам и полной технологической себестоимости обработки [1].
Известно [2], что для обеспечения нормальных условий работы цилиндрических зубчатых передач
П
Рис.1. Цилиндрическая зубчатая передача: 1, 3 -ведомое и ведущее ЗК; 2,4 - ведомый и ведущей вал; Г, П - оси симметрии; А, Б и В, Г -соответственно правые («П») и левые («Л») торцовые поверхности ведомого 1 и ведущего 3 ЗК
(ЗП) необходимо (рис.1):
а) обеспечить совпадение осей симметрии 1 и II соответственно ведущего и ведомого ЗК, проходящих перпендикулярно соответственно осям вращения ведущего и ведомого валов;
б) регламентировать величину межосевого расстояния \У;
в) исключить лроворот ведущего и ведомого ЗК относительно соответствующих валов посредством, например, шпоночных или шлице в ых соединений.
При этом не регламентируется, какая из торцовых поверхностей А (правая) или Г (левая) для ведомого ЗК, Б (правая) или В (левая) для ведущего ЗК будут при сборке использованы в качестве конструкторских основных установочных баз в плоскости П-П (см. рис.1), что весьма важно для случая, когда ЗП образована ЗК, полученными ЭЭВ.
Одной из особенностей ЭЭВ является образование конусности формируемой поверхности заготовки [3]. Для электроэрозионного зубовырезания (ЭЭЗВ) - это угол конусности ак боковых (исполнительных) поверхностей зубьев
цилиндрического ЗК (рис.2):
ак = ап^
г
0,5
N
(1)
V
У
где Ь - ширина зубчатого венца (ЗВ), мм;
усредненное значение ширины прорези соответственно на поверхностях Б и В заготовки по длине торцового эвольвентного профиля зуба ЗК, мм.
Таким образом, если не регламентировать условия выбора торцовых поверхностей ведущего и ведомого ЗК в передаче, выступающих в качестве конструкторских основных установочных баз в плоскости П-П (см. рис. 1), то после сборки в произвольном порядке сопряжение между боковыми (исполнительными) поверхностями зубьев ЗК, полученных ЭЭВ, будет реализовано по одному из четырех вариантов: а, б, в, г (рис. 3).
Сопряжение между боковыми поверхностями зубьев ведомого и ведущего ЗК по вариантам а и г (см. рис. 3) приведет к нарушению функции ЗП (повлияет па колебания величины бокового зазора, форму и расположение контактной линии и пятна контакта), что в последующем приведет к снижению кинематической точности 311 (важно для отсчетных
делительных ЗП) и снижению ее работоспособности из-за неравномерного износа боковых поверхностей зубьев (важно для силовых и скоростных ЗП). В зоне контакта (см. рис. 3) для вариантов а и г, вследствие конусности боковых поверхностей зубьев ЗК, величина бокового зазора может изменяться от ]п ШП1, устанавливаемого в соответствии с ГОСТ 1643-81 или ГОСТ 9178-81, до максимального зазора, превышающего допустимую величину При
условии, что ширина Ь ЗВ ведомого, ведущего ЗК одинаковы, и ЭЭЗВ осуществляется при прочих равных условиях:
• » -)к ~ Зпггпп
(2)
где ит.ЬрЬ^ в мм.
А"А О
(увеличено)
Ь
7
Рис. 2. Технологический эскиз контурного ЭЭЗВ: 1, 5 - соответственно верхняя и нижняя направляющие инструментальной скобы для проволочного ЭИ; 2 - проволочный ЭИ; 3 - заготовка ЗК (пластина); 4 - формируемое ЗК; 6 - прихваты; 7 -стол вырезного станка;-8 - боковая (исполнительная) поверхность зуба ЗК
А-А (увеличено)
1к_Ьлт
Рис. 3. Цилгшдрическая ЗП между колесами, полученными ЭЭВ (обозначения см. рис. 1)
находилась непосредственно над верхней направляющей проволочного ЭИ инструментальной скобы, а с надписью «П» - непосредственно над нижней направляющей (см. рис. 2);
- при сборке приводного механизма полученные ЭЭВ ведомое и ведущее ЗК передачи (см. рис. 3) устанавливают на ведомом и ведущем валах таким образом, чтобы в плоскости
П-П находились торцовые поверхности разноименной маркировки. В результате сопряжение между боковыми поверхностями зубьев ведомого и ведущего ЗК будет реализовано только по б или в вариантам (исключая а и г), что обеспечит нормальные условия работы ЗП но критериям -точность и работоспособность.
п
\
\
4-
е
ч
ч
/
Рис. 4. Заготовка ЗК (пластина)
Сопряжение боковых поверхностей зубьев ведомого и ведущего ЗК по вариантам бив (см. рис. 3) исключает недостатки (компенсирует конусность
}к ».]лтт)> присущие вариантам а и г, но при этом
нет 100 %-ной гарантии реализации при сборке одного из этих вариантов (б или в). Исходя из этого, чтобы окончательно исключить сопряжение между боковыми поверхностями зубьев ведомого и ведущего ЗК в передаче по нежелательным вариантам а и г (см. рис. 3) и тем самым повысить ее точность и работоспособность, необходимо реализовать следующие мероприятия [4]:
- перед выполнением ЭЭЗВ на заготовке как ведомого, так и ведущего ЗК в зоне, ограниченной окружностью посадочного отверстия диаметром с!110 и условно окружностью впадин зубьев диаметром с^, одним из электроконтактных способов (например, электроконтактным гравированием) наносят надписи - «Л» и «П», как показано на рис. 4, где «Л» и «П» означают соответственно «левая» и «правая» торцовые поверхности ЗК (см. рис. 1);
- при ЭЭЗВ заготовку (пластину) ведомого или ведущего ЗК устанавливают на столе электроэрозионного вырезного станка таким образом, чтобы поверхность пластины с надписью на ней «Л»
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
¡.Кравченко Д. В. К вопросу применения альтернативных способов размерной обработки в технологии изготовления эвольвентных зубчатых изделий // Научно-технический калейдоскоп. Сер. «Технологии машиностроения». - Ульяновск. - 2002. - №1гС.22 - 25.
2. Производство зубчатых колес: Справочник / С. Н. Калашников, Л. С. Калашников, Г. И. Коган и др.; Под общ. ред. Б. А. Тайца. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1990. -464 с.
3. Лесина Г. Н. Погрешности, обусловленные особенностями электроэрозионного вырезания электродом-проволокой // Электрофизические и электрохимические методы обработки. -1982. -Вып. 3.-С.11-13.
4. Патент 2191663Яи, С1 7В 23¥ 17/00. Способ сопряжения прямозубых зубчатых изделий, полученных электроэрозионным вырезанием, в передачах между валами с параллельными осями / С. И. Рязанов, Д. В. Кравченко, А. Н. Савинов (Россия). № 2001110989, заявл. 20.04.2001. Опубл. 27.10.2002. Бюл.№ 30.
Кравченко Дмитрий Валерьевич, кандидат технических наук. и.о. доцента кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи и методические разработки в области электроэрозионной обработки сложнопрофильных изделий на вырезных станках с ЧПУ.