Назначение и типы зуборезных долбяков
Зуборезные долбяки относятся к достаточно широкому классу инструментов, предназначенных для обработки зубчатых клес. Долбяк представляет собой режущий инструмент, выполненный в виде зубчатого колеса с прямыми или косыми (винтовыми) зубьями, снабженного соответствующими углами резания (положительными передним и задним углами, обеспечивающими возможность обработки заготовки). Долбяки предназначаются для нарезания зубьев цилиндрических колес методом центроидного огибания, при этом центроидами зубчатого колеса и инструмента являются окружности[1]. Таким образом, для правильной обкатки необходимо, чтобы окружные скорости на начальных окружностях долбяка и нарезаемого колеса были равны между собой.
 Рис.1.1 Схема обработки долбяком прямозубого зубчатого колеса |
При обработке прямозубых колес главным движением резания для долбяка является прямолинейное возвратно-поступательное движение DГ (рис.1.1). Подача (обкат инструмента и заготовки) осуществляется путем относительного вращения долбяка (движение DW0) и заготовки (движение DW1) вокруг их осей. Во избежание повреждения уже обработанной поверхности, во время холостого хода долбяка стол с заготовкой отводится от инструмента, что создает необходимый зазор для свободного прохода зубьев долбяка (возвратно–поступательное движение DS01). Перед началом резания стол автоматически возвращается в первоначальное положение. Вращение долбяка и заготовки происходит непрерывно как в течение рабочего, так и холостого ходов.
Кроме указанных основных движений – главного движения резания DГ и движения подачи, долбяк получает радиальную подачу DS02 при врезании в заготовку до получения требуемых размеров зубьев нарезаемого колеса.
 Рис.1.2 Схема обработки долбяком косозубого зубчатого колеса |
При обработке долбяком косозубого колеса (рис. 1.2), главное движение резания является винтовым возвратно–поступательным движением, которое представляет собой геометрическую сумму движений DГ1 и DГ2. В остальном процесс обработки аналогичен рассмотренному выше процессу обработки прямозубого зубчатого колеса.
Общая схема операции нарезания зуб чатого колеса зуборезным долбяком представлена на рис. 1.3.
При нарезании зубьев долбяком имеет место прерывистый процесс резания и профилирования, поэтому профиль зубьев, образованный в процессе обработки, имеет огранку в поперечном направлении. Однако ввиду независимости скоростей главного движения резания и движения обката огранка может быть уменьшена, и, практически, отклонения получаются незначительными.
Таким образом, зубодолбежный станок для осуществления процесса обработки должен иметь следующие движения [20, с.354]:
1) возвратно-поступательное движение рабочего шпинделя с долбяком (DГ, DГ1) и возвратно-вращательное движение шпинделя (DГ2);
2) вращательное движение рабочего шпинделя (DW0);
3) вращательное движение стола с заготовкой (DW1);
4) отвод стола во время холостого хода долбяка (DS01)
5) радиальное движение подачи долбяка (DS02);
6) автоматические движения для подачи долбяка на установленную глубину резания и отвода стола после окончания обработки.
Следует указать, что долбяки являются наиболее универсальными инструментами для нарезания зубьев цилиндрических колес. Ими можно нарезать любое зубчатое колесо, если оно может быть нарезано каким–либо другим зуборезным инструментом. Специфическими областями применения долбяков являются следующие: нарезание зубьев «в упор» на так называемых блочных колесах и на колесах с буртами (рис. 1.4, а); нарезание колес внутреннего зацепления; нарезание шевронных колес с непрерывным зубом без канавки для выхода инструмента (рис. 1.4, б); нарезание точных зубчатых реек методом огибания и т.д.
По производительности обработки долбяк стоит несколько выше, чем гребенка (что обеспечивается благодаря непрерывному процессу резания) и несколько уступает червячной зуборезной фрезе.
Однако, в ряде случаев долбяки могут обеспечить более высокую производительность, чем фрезы, например, при нарезании зубчатых секторов, колес с узким ободом и большим числом зубьев и др. Вопрос о целесообразности применения долбяков в тех случаях, когда возможно нарезание зубьев также червячными фрезами, должен решаться для каждого случая отдельно путем сравнения машинных времен.
По точности обработки нарезаемых колес долбяк может конкурировать с гребенкой, например, в отношении погрешности эвольвентного участка профиля. Однако в отношении шага зубьев долбяк не является совершенным инструментом. [20, с.355]. В процессе обработки последовательные зубья колеса нарезаются последовательными зубьями долбяка, поэтому суммарная ошибка шага зубьев долбяка, вследствие накопления ошибки, с неизбежностью отражается на точности шага между первым и последним нарезанными зубьями. С точки зрения этого параметра, гребенка и червячная фреза находятся в несколько лучших условиях и обеспечивают более высокую точность.
Рис.1.3 Схема нарезания зубчатого колеса зуборезным долбяком
а б
Рис.1.4 Специфические случаи обработки зубчатых колес долбяком: обработка «в упор» (а); обработка шевронного зубчатого колеса с непрерывным зубом (б)
Так же, как и иные классы инструмента, применяемого в современном машиностроении, зуборезные долбяки можно разделить на группы по различным признакам (рис. 1.5, 1.6). По конструктивной форме долбяки делят на дисковые (рис. 1.6, а, в), чашечные (рис. 1.6, б) и втулочные. Дисковые долбяки применяются для нарезания обычных прямозубых цилиндрических зубчатых колес, главным образом наружного зацепления. Базой для крепления дисковых долбяков является отверстие, а также наружная и внутренняя опорные плоскости. При помощи отверстия долбяк устанавливается точно по центру оси шпинделя зубодолбежного станка, а опорные плоскости обеспечивают перпендикулярное к оси шпинделя положение режущих кромок и совпадение направлений осей долбяка и шпинделя [20, с.358].
Рис.1.5 Схема классификации зуборезных долбяков
Чашечные долбяки применяются для нарезания наружных блочных колес «в упор» и для изготовления внутренних колес средних модулей. Они отличаются от дисковых более глубокой выточкой, необходимой для размещения крепежной гайки или головки крепежного винта. При обработке блочных шестерен в ряде случаев гайка или головка винта не должна выступать за плоскость, проходящую через вершинные режущие кромки. Чашечные долбяки закрепляются таким же образом, как и дисковые, с той только разницей, что гайка или болт у них помещены в теле долбяка. Втулочные долбяки закрепляются на шпинделе станка при помощи внутренней резьбы и базируются по отверстию и опорному торцу.
При классификации по способу крепления на станке дисковые, чашечные и втулочные долбяки относят к классу насадных инструментов (рис. 1.6, а?в). Хвостовые долбяки (рис. 1.6, г) имеют разнообразные способы крепления, однако наиболее распространенной конструкцией является хвост с конусом Морзе, снабженный центровыми отверстиями. По центровым отверстиям на хвостовике долбяка производится базирование в процессе изготовления и заточки инструмента. Хвостовые долбяки применяются для нарезания колес внутреннего зацепления и мелкомодульных колес.
При классификации по направлению зубьев выделяются прямозубые, косозубые, а также косозубые парные долбяки. Прямозубые долбяки (рис. 1.6, а, б, г) применяются для нарезания прямозубых колес. Косозубые и косозубые парные (рис. 1.4, б; рис. 1.6, в) используются при обработке соответственно косозубых и шевронных колес.
По конструкции самого инструмента зуборезные долбяки делятся на цельные, составные и сборные. В конструкциях сборных и составных долбяков при изготовлении зубьев инструмента, как правило, используются твердосплавные пластины [8, с.51?57][2]. Долбяки, в конструкциях которых используется твердый сплав, применяются при обработке высокоточных зубчатых колес и обеспечивают достаточно высокие показатели производительности и стойкости.
Применение долбяков, оснащенных пластинами из твердых сплавов ВК15, ВК20, В12Та, позволяет повысить стойкость инструмента по сравнению с долбяками из быстрорежущей стали в 1,5 раза при скорости резания 30 м/мин; в 2-4 раза при скорости резания 40 м/мин; в 13-22 раза при скорости резания 53 м/мин. При работе со скоростями до 20 м/мин, твердосплавные долбяки практически не имеют преимуществ перед долбяками из быстрорежущей стали.
а б
в г
Рис.1.6 Основные типы зуборезных долбяков: дисковый (а), чашечный (б), для обработки косозубых колес (в), хвостовой долбяк (г)
