Зубочистка

Эта статья может быть слишком технической, чтобы ее могло понять большинство читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технические детали. ( Март 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Варочная панель - фреза, используемая для зубофрезерования.

Зубофрезеровка - это процесс обработки зубчатых колес , шлицев и зубчатых колес на зубофрезерном станке , который является особым типом фрезерного станка . Зубья или шлицы шестерни постепенно врезаются в материал (плоский цилиндрический кусок металла) серией разрезов, выполняемых режущим инструментом, называемым червячной фрезой . По сравнению с другими процессами формовки зубчатых колес он относительно недорог, но все же достаточно точен, поэтому он используется для широкого диапазона деталей и количеств. ^[1]

Это наиболее широко используемый процесс нарезания зубчатых колес для изготовления прямозубых и косозубых шестерен ^[2], и зубчатым фрезерованием нарезается больше зубчатых колес, чем при любом другом процессе, поскольку он относительно быстрый и недорогой. ^[3]

Тип зуботочения , аналогичный зуботочению внешних зубчатых колес, может применяться для нарезания внутренних зубчатых колес, которые обрабатываются ротационным резцом (а не фасонным или протяжным ). ^[4]

Процесс [ править ]

Цилиндрические зубчатые колеса на горизонтальной зубофрезерной машине с ЧПУ

Прямозубые шестерни на горизонтальном зубофрезерном станке с ЧПУ

Зубофрезерный станок использует зубофрезерный станок с двумя наклонными шпинделями , один из которых установлен на заготовку, а другой - на варочную панель. Угол между шпинделем (осью) фрезы и шпинделем заготовки варьируется в зависимости от типа производимого продукта. Например, если изготавливается прямозубая шестерня, то варочная панель располагается под углом, равным углу подъема плиты; если производится косозубая шестерня, то угол должен быть увеличен на ту же величину, что и угол наклона винтовой линии косозубой шестерни. Зубчатые колеса для зубчатых колес могут быть прямыми, косозубыми, коническими, торцевыми, зубчатыми, червячными, цилиндрическими и с фаской. ^[5]Два вала вращаются с пропорциональным соотношением, которое определяет количество зубьев на заготовке; например, для однопроходной варочной панели, если передаточное число составляет 40: 1, она поворачивается 40 раз на каждый оборот заготовки, что дает 40 зубцов в заготовке. Если варочная панель имеет несколько нитей, соотношение скоростей необходимо умножить на количество ниток на плите. ^[6] Затем фреза подается в заготовку до достижения нужной глубины зуба. Наконец, варочная панель проходит через заготовку параллельно оси вращения заготовки. ^[5]

Часто во время массового производства несколько заготовок укладываются друг на друга с помощью подходящего приспособления , а затем разрезаются за одну операцию. ^[6]

Для очень больших зубчатых колес заготовку можно сначала придать шероховатой форме, чтобы облегчить зубофрезеровку.

Оборудование [ править ]

Зубофрезерные станки, также известные как хобберы , представляют собой полностью автоматизированные станки, которые бывают разных размеров, потому что они должны быть в состоянии производить что угодно, от крошечных инструментальных шестерен до судовых шестерен диаметром 10 футов (3,0 м). Каждый зубофрезерный станок обычно состоит из патрона и задней бабки для удержания заготовки или шпинделя, шпинделя, на котором установлена ​​червячная фреза, и приводного двигателя. ^[3]

Для профиля зуба, который является теоретически эвольвентным , основная рейка является прямой, с боковыми сторонами, наклоненными под углом давления формы зуба, с плоскими верхней и нижней частью. Необходимая дополнительная поправка, позволяющая использовать шестерни с малым номером, может быть получена либо путем соответствующей модификации этой зубчатой ​​рейки до циклоидальной формы на концах, либо путем фрезерования на диаметре, отличном от теоретического диаметра делительной окружности. Поскольку передаточное число между фрезой и заготовкой фиксировано, полученная шестерня будет иметь правильный шаг на делительной окружности, но толщина зуба не будет равна ширине промежутка.

Зубофрезерные станки характеризуются самым большим модулем или делительным диаметром, который они могут создать. Например, машина диаметром 10 дюймов (250 мм) может создавать шестерни с диаметром деления 10 дюймов и обычно максимальной шириной поверхности 10 дюймов. Большинство зубофрезерных станков - это вертикальные фрезерные станки, что означает, что заготовка устанавливается вертикально. Горизонтальные зубофрезерные станки обычно используются для резки более длинных заготовок; т.е. нарезание шлицев на конце вала. ^[7]

Варочная панель [ править ]

Плита представляет собой режущий инструмент , используемый , чтобы вырезать зубы в заготовку. Он имеет цилиндрическую форму со спиральными режущими зубьями. Эти зубья имеют канавки по всей длине фрезы, которые помогают при резке и удалении стружки . Существуют также специальные фрезы, предназначенные для специальных зубчатых колес, таких как шлицевые и звездочки. ^[3]

Форма поперечного сечения зубьев фрезы почти такая же, как у зубьев реечной передачи , которая будет использоваться с готовым продуктом. Есть небольшие изменения в форме для генерирующих целей, например, увеличение длины зуба фрезы для создания зазора в основании шестерни. ^[8] На задней стороне каждого зуба червячной фрезы имеется выемка для уменьшения трения. ^[9]

Большинство фрезерных станков - это фрезы с одной резьбой, но фрезы с двойной и тройной резьбой увеличивают производительность. Обратной стороной является то, что они не такие точные, как однонитевые. ^[10] В зависимости от типа зубьев шестерни, которые необходимо нарезать, существуют фрезы на заказ и фрезы общего назначения. Изготовленные на заказ фрезы отличаются от других фрезерных станков, поскольку они подходят для изготовления шестерен с модифицированным профилем зубьев. Профиль зуба изменен для увеличения прочности, уменьшения габаритов и шума шестерен.

В этом списке перечислены типы варочных панелей:

• Фрезы со звездочкой роликовой цепи
• Червячные фрезы
• Сплайн варочные поверхности
• Фрезы для снятия фаски
• Фрезы прямозубые и косозубые
• Фрезы с прямым шлицем
• Эвольвентные шлицевые фрезы
• Зубчатые конфорки
• Полупрозрачные фрезы

Использует [ редактировать ]

Зубофрезеровка применяется для изготовления следующих видов готовых шестерен:

• Циклоидные шестерни (см. Ниже)
• Косозубые шестерни
• Эвольвентные шестерни
• Трещотки
• Сплайны
• Звездочки
• Прямозубые шестерни
• Червячные передачи

Зубофрезерование используется для изготовления большинства червячных колес с зевом, но некоторые профили зубьев не могут быть зарезаны. Если какая-либо часть профиля варочной панели перпендикулярна оси, то в ней не будет зазора для резания, создаваемого обычным процессом откатывания, и она не будет хорошо резать.

Циклоидные формы [ править ]

Для циклоидальных зубчатых колес (как используется в спецификации BS978-2 для зубчатых колес с мелким шагом) и зубчатых колес циклоидального типа для каждого модуля , соотношения и количества зубьев шестерни требуются разные червячные фрезы, поэтому метод подходит только для крупносерийного производства.

Чтобы обойти эту проблему, был выпущен специальный стандарт аварийной круговой дуги во время войны, дающий серию близких к циклоидальным формам, которые можно было резать с помощью одной фрезы для каждого модуля на восемь зубцов и выше, чтобы сэкономить на ресурсах производства резцов. Вариант этого все еще включен в BS978-2a (Зубчатые колеса для инструментов и часовых механизмов. Зубчатые колеса циклоидального типа. Зубчатые колеса с двойной дугой окружности).

Допуски на концентричность варочной панели ограничивают нижние модули, которые можно обрезать практически зубочисткой, примерно до 0,5 модуля.

История [ править ]

Кристиан Шиле из Ланкастера, Англия, запатентовал зубофрезерный станок в 1856 году. ^[11] Это был простой станок, но рудиментарные детали присутствуют на обычных патентных чертежах. Червячно-режущий инструмент и зубчатая передача для обеспечения соответствующего передаточного числа хорошо видны. Знания в области фрезерования, вероятно, предшествуют его патенту, вероятно, в часовом деле. Механизм Antikythera (70–60 до н.э.) все еще изучается и дает больше информации ^[12] о том, как он был создан. Хотя это и не часы, очевидно, что в этом астрономическом приборе существует много шестерен с большим числом зубьев, достигающим 354 в сложных зубчатых передачах. ^[13] Производитель (и) механизма Antikythera неизвестен, инструменты и местонахождение магазина потеряны во времени.

Многие производственные фирмы, которые хранят музеи того, как продукты производились в прошлые времена, будут иметь образцы ручных зубчатых фрез, которые помогали производить зубчатые колеса до зубчатых колес 19 века и ранее. Наряду с этими полностью ручными зубчатыми фрезами будут представлены образцы некоторых из первых полуавтоматических зубчатых фрез и, наконец, примеры новейших технологий, демонстрирующих полностью автоматизированный процесс, который современные зубчатые фрезы используют для производства зубчатых колес сегодня. У некоторых производителей зубчатых фрез есть интересная литература по истории зубчатых фрез, в том числе подробности о том, как современные зубчатые фрезы могут производить тысячи зубчатых колес за один час.

См. Также [ править ]

• Перечень номенклатуры передач

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

• Американское общество металлов ; Cubberly, Уильям Х .; Бардес, Брюс П. (1978), Справочник по металлам: обработка , 16 (9-е, иллюстрированное издание), ASM International, ISBN 978-0-87170-007-0.
• Дегармо, Э. Пол; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
• Дрозда, Том; Вик, Чарльз; Бенедикт, Джон Т .; Veilleux, Raymond F .; Общество инженеров-производителей; Бакерджян, Рамон (1983), Справочник инженера-технолога по инструментам и производству: обработка , 1 (4-е, иллюстрированное издание), Общество инженеров-технологов, ISBN 978-0-87263-085-7.
• Эндой, Роберт (1990), Зубофрезеровка, формовка и бритье (иллюстрированный ред.), Общество инженеров-производителей , ISBN 978-0-87263-383-4.
• Джонс, Франклин Д. (1964), Курс обучения механическому цеху (5-е, иллюстрированное издание), Industrial Press Inc., ISBN 978-0-8311-1040-6.
• Тодд, Роберт Х .; Аллен, Делл К .; Алтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам , Industrial Press Inc., ISBN 0-8311-3049-0.

Дальнейшее чтение [ править ]

• Берстолл, Обри Ф. (1965), История машиностроения , MIT Press, ISBN 0-262-52001-X, LCCN  65-10278. На стр. 303, «Процесс зубофрезерования, разработанный в 1856 году Кристианом Шиле, стал практичным для производственных работ, как только зубья шестерни эвольвентной формы вытеснили циклоидальный тип в 1880-х годах, поскольку эвольвентная фреза, как и эвольвентная рейка, имеет прямые стороны (для червяк представляет собой форму непрерывной стойки), так что чтобы сделать варочную панель из червяка, все, что нужно сделать, - это проткнуть червяк несколько зубцов, чтобы он разрезал заготовку при вращении ".
• GB 185702896 , Schiele, Christian, «Машины для нарезания гаек, винтов и зубчатых колес», опубликовано 6 декабря 1856 г., опубликовано 5 июня 1857 г .  ; патент до 1890 г. не найден в eSpaceNet (см. примечания Британской библиотеки ); см. перепечатку Google Книг, на которой отсутствуют листы 1 и 2. Полный комплект чертежей можно найти здесь ^[1]
• Вудбери, Роберт С. (1958), История зуборезного станка: историческое исследование геометрии и машин , MIT Press, ISBN 9780262730013, OCLC  1689960. На стр. 105, «Но было признано, что червяк представляет собой форму непрерывной зубчатой ​​рейки, и все, что нужно было для нарезания зубчатых колес с ее помощью, - это создать на ней режущие кромки - чтобы сделать полку (рис. 45). Зубы были срезаны этот метод, вероятно, впервые применил Рамсден в 1768 году ».
• Вудбери, Роберт С. (1972), «История зуборезного станка». Исследования по истории станков , Кембридж, Массачусетс: MIT Press, ISBN. 978-0-262-73033-4, LCCN  72006354 , OCLC  609185
• Дадли, Дарл У. (1969), «Эволюция искусства зубчатых колес», опубликовано Американской ассоциацией производителей зубчатых колес, Вашингтон, округ Колумбия, Номер карточки в каталоге Библиотеки Конгресса: 72-78509
• Радзевич, Стивен П. (2017), «Зуборезные инструменты: наука и техника», CRC Press, второе издание, ISBN 9781138037069 . В главе 1 представлена ​​очень полная и современная история зуборезных инструментов в главе 1. 

Внешние ссылки [ править ]

• Гимперт, Деннис (январь 1994 г.), «Процесс зубофрезерования» (PDF) , Gear Technology , 11 (1): 38–44. Схемы зубофрезерных станков приведены на рисунках 8–10.