Нарезание зубьев в механообработке

Процесс изготовления сложного контура деталей типа зубчатые колеса и валы-шестерни основывается на многократном получении профиля эвольвенты. Это достаточно трудоемкий и требующий предельной точности процесс, по результатам которого определяются рабочие параметры геометрической конструкции ответственной детали механизма.
Методов получения зубьев любого рода два: метод копирования и метод обката. Каждый из них имеет свою актуальность и ряд технологических возможностей. Различаются схемы обработки, применяемое оборудование, выходные показатели качества и точности, производительность и прочее.

Сущность метода копирования заложена в самом его названии: профиль режущего инструмента в точности повторяет контур впадины между двумя соседними зубьями. В ходе обработки режущий инструмент последовательно обрабатывает каждую впадину.
Для этого метода используются дисковые и пальцевые фрезы. Операции методом копирования наиболее популярны в единичном, мелкосерийном, ремонтном производстве, при изготовлении опытных образцов деталей новых машин. Точность данного метода зубонарезания редко выходит за предел 9-ой степени. При этом шероховатость обработанных поверхностей составляет Ra 12,5..6,3 микрометра. Использование пальцевых фрез позволяет нарезать колеса с прямыми, винтовыми и шевронными зубьями.

Развитием метода копирования является использование зубодолбежных головок, которые одновременно по контуру обрабатывают все впадины колеса. Инструмент применяется специальный, близкий по исполнению к токарному резцу. Время обработки при этом зависит только от высоты нарезаемых зубьев. Производительность зубонарезания существенно повышается, компенсируя расходы на оборудование и сложный инструмент. Метод обката более производителен. В процессе обработки заготовке и инструменту сообщается согласованное вращение, воспроизводящее зацепление, инструмент при этом также совершает возвратно-поступательные движения подачи.

Метод обката обеспечивает более высокую точность обработки ввиду непрерывности процесса резания, а также обстоятельству, что при обкате несколько впадин нарезаются одновременно, что обеспечивает их относительную взаимосвязь, а каждая из них профилируется целым рядом зубьев режущего инструмента.

Для данного метода используются зуборезные долбяки и червячные модульные фрезы. К недостаткам данного метода следует отнести невозможность точного воспроизведения теоретической схемы обработки. При нарезании колеса червячной фрезой теоретическая схема операции заведомо нарушается наклоном канавки инструмента, что приводит к погрешности эвольвентного профиля зуба.
Точность, достигаемая методом обкатки, включает период от 10-ой до 7-ой степени точности. Шероховатость получаемых поверхностей составляет в среднем Ra 3,2 микрометра.



Получить зубчатое колесо 8-ой степени точности также можно операцией холодного и горячего накатывания. Инструментом при этом выступает сопрягаемое зубчатое колесо из инструментальной стали. Накатываются мелкомодульные зубья. Трудоемкость зубообразования при этом снижается на 10..30%, при этом производительность в 8..10 раз выше, чем при зубофрезеровании червячными фрезами. Механические свойства зубьев улучшаются ввиду того, что при обработке волокна материала не перерезаются. Износостойкость боковых поверхностей зубьев получается более высокой за счет образования наклёпа.