В цилиндрических червячных передачах наибольшим распространением пользуются следующие виды червяков (ГОСТ 18498 - 73): архимедовы (ZA ), эвольвентные (ZI ), конволютные с прямолинейными профилями витка (ZN 1), конволютные с прямолинейными профилями впадин (ZN 2), конволютные с прямолинейным нормальным профилем витка (ZN 3) и образованные конусом (ZK 1) и (ZK 2).

В последние годы находят применение передачи с червяками, витки которых в нормальном сечении имеют профили в форме дуги окружности - цилиндрические червяки, образованные тором (ZT 1).

Геометрия каждого из этих видов червяков связана со своими технологическими методами.

Нарезание витков цилиндрических червяков в зависимости от масштаба производства и твердости может производиться различными способами. В единичном и мелкосерийном производстве червяки, не подвергаемые термической обработке или термически обработанные до твердости НR С э 38, нарезают профильными резцами, дисковыми или пальцевыми фрезами, а при серийном и массовом производстве - вихревым способом или пластическим деформированием. Для червяков, закален­ных до твердости НR С э 51 и более, финишной операцией обработки рабочих поверхностей витков является шлифование.

Главной технологической особенностью геометрии цилиндрических червячных передач, отличающей их от передач других видов, является то, что производящие поверхности (производящий червяк) инструмента при нарезании зубьев червячного колеса методом обката должны совпадать или определенным образом незначительно отличаться от рабочих поверхностей самого червяка. В качестве такого инструмента обычно применяются червячные фрезы, представляющие собой цилиндрический червяк, витки которого пересекаются винтовыми канавками для образования режущих граней, а боковые поверхности и поверхности вершин имеют затылки для образования задних углов резания. Режущие кромки фрезы должны при этом лежать на воображаемой поверхности червяка требуемого вида.

Сами же по себе червяки и червячные колеса до образования элементов зацепления являются телами вращения и при их изготовлении используются обычные методы обработки.

Обработка витков цилиндрических червяков

Нарезание цилиндрических червяков профильными резцами

на токарных станках

Архимедов червяк Z А имеет прямолинейный профиль витка в осевом сечении АА (рис. 3.4) и криволинейный профиль в нормальном сечении. Торцовое сечение витка - архимедова спираль. Эвольвентный червяк Z 1 имеет прямолинейный профиль витка в сечении плоскостью, касательной к основному цилиндру, и криволинейный профиль в нормальном сечении; торцовое сечение - эвольвента. Виток конволютного червяка ZN 1 имеет прямолинейный профиль в сечении ВВ, перпендикулярном витку, виток червяка ZN 2 - в сечении ББ, перпендикулярном впадине, а виток червяка ZN 3 - в сечениях ГГ, перпендикулярных линиям витка. Все конволютные червяки имеют в осевом сечении АА криволинейный профиль витка, а в торцовом сечении - удлиненную или укороченную эвольвенту.

Рис. 3.4. Сечения цилиндрических червяков: АА - осевое, ББ – сечение, нормальное впадине; ВВ - сечение, нормальноевитку;ГГ- сечение, нормальное линиям витка

Наиболее технологичны червяки Z А, обработка которых на токарном станке практически ничем не отличается от обработки винтов с трапецеидальной резьбой. Резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в осевой плоскости червяка. Установка двустороннего резца с прямолинейным профилем показана на рис. 3.5. Этот способ нарезания витка может быть рекомендован только для червяков с малым углом подъема линии витка вследствие различия условий резания по левой и правой сторонам. Для чистового нарезания червяков Z А с углом подъема линии витка до 10 ° рекомендуется раздельная обработка левой и правой сторон витка односторонними резцами.

Установка односторонних резцов показана на рис. 3.6. При нарезании витков червяка односторонним резцом возможна поочередная обработка обеих сторон впадины одним резцом путем разворота червяка.

Когда модифицированные черви, соединенные с общим валом с разной угловой фазой нитей, это означает, что в движении нити червя, идущие в сетку с зубьями червячной шестерни и выходящие из затора в разное время. Целью этого является увеличение коэффициента контакта и обеспечения гладкой сетки. Согласно этой патентной заявке больший угол обертывания для одного оборота червячной резьбы позволяет использовать зубья червячной шестерни без подрезанных частей. В одном из признаков настоящего изобретения комбинация червячных и червячных зубчатых колес используется для передачи вращения с наименьшим отношением между зубьями червячной шестерни и одной червячной нитью. В прошлом считалось, что для червячного снаряжения, используемого с комбинацией червя, требуется не менее 24 зубьев.
Рис. 3.5.Схема установки двустороннего резца при нарезании червякаZ А		Рис. 3.6.Схема установки односторонних резцов при нарезании червякаZ А Такая система является желательной, так что каждая из комбинаций червячных и червячных передач, описанных выше, может передавать очень высокие крутящие нагрузки по сравнению с предшествующими изобретательскими системами. В прошлом червячные и червячные передачи были сформированы из материалов, имеющих низкие коэффициенты трения; Червячная передача была изготовлена ​​только из бронзы. В этом случае червь и червячный редуктор могут быть изготовлены из прочного материала, такого как сталь. Предпочтительная форма зубьев и нитей для червячного редуктора и червяка показана на чертежах, но может отличаться.

Схема установки резца при нарезании червяков типаZN 1 иZN 2 показана на рис. 3.7, 3.8.

Конволютные червяки (ZN 1 иZN 2) начисто нарезаются одним или двумя резцами с прямолинейными режущими кромками, располагаемыми для червякаZN 1 (рис. 3.7) в нормальном сечении витка и для червякаZN 2 (рис. 3.8) в нормальном сечении впадины. Углы профиля виткаa nT и в нормальном сечении впадиныa nS согласно ГОСТ 19036 – 73 принимаются одинаковыми, равными 20° .

Установка резца для нарезания витка червякаZN 3 с прямолинейным профилем в сечении, нормальном профилю, та же, что для нарезания витков червякаZN 2.

При нарезании эвольвентного червякаZI резцы, имеющие прямолинейный профиль, устанавливаются так, чтобы горизонтальная плоскость, проходящая через режущую кромку, была касательной к основному цилиндру. Установка резцов при нарезании эвольвентных червяков показана на
рис. 3.9, 3.10.

Рис. 3.9. Схема установки резцов для нарезания правого червякаZI Наш современный шлифовальный станок для шлифования профилей и строгие системы контроля качества обеспечивают высокую точность и точность по мере необходимости. Производительность и функциональность также необходимы для достижения оптимального решения в области проектирования высокоточных механизмов. Наша опытная команда предлагает помощь в расчетах микро-передач, которые необходимы для точной передачи. Шпунтеры имеют простоту в дизайне и являются одним из распространенных типов зубчатых колес как экономичный вариант. Оба формовочных и хобовочных устройства используются для резания зубчатых колес из различных типов сортов материалов. Так как их зубы устанавливают угол, который не параллелен оси, и имеют увеличенный коэффициент контакта. Спиральные шестерни обеспечивают более сильную, плавную и короткую работу, чем цилиндрические шестерни.		Рис. 3.10.Схема установки резцов для нарезания левого червякаZI

Нарезание цилиндрических червяков методом фрезерования

Фрезерование производится на резьбофрезерных, зубофрезерных или специальных станках для фрезерования червяков. В качестве инструмента применяются дисковые или пальцевые фрезы. Фрезерование является более производительной операцией, чем нарезание резцами.

Дисковые фрезы для предварительного нарезания червяков всех типов выполняются с трапецеидальным профилем. Для чистового фрезерования или под шлифование витков каждому типоразмеру червяка должна соответствовать специальная фреза с криволинейными режущими кромками.

Нарезание червяков дисковыми фрезами в основном применяют для чернового фрезерования витков червяка, червяков не точнее 9-й степени точности.

В случае использования дисковые фрезы с прямолинейными режущими кромками и расположением оси фрезы под угломg (рис. 3.11) оси червяка, начисто могут фрезероваться только червяки типаZK 1, у которых образующие винтовых поверхностей не являются прямыми линиями.

Для облегчения производства червяковZI иZN допускается использовать фрезы, имеющие прямолинейный профиль при условии, что получаемая погрешность профиля червяка будет меньше допуска, оставляемого на чистовую обработку.

Методом фрезерования обрабатываются предварительно витки червяков с вогнутыми профилями типа ZT 1 (цилиндрические, образованные тором червяки, ось которых скрещивается с осью производящего тора под углом, равным делительному углу подъема витка червяка),ZT 2 (цилиндрические, образованные тором, ось которых скрещивается с осью производящего тора под углом, при котором одно из плоских сечений главной поверхности червяка является дугой окружности, совпадающей с образующей производящего тора). В качестве инструмента используется дисковая фреза с горообразной поверхностью.

Пальцевые фрезы используются для фрезерования витков крупных червяков, когда отсутствует возможность использования какого-либо другого инструмента.

Зуботочение обкаточными резцами (вихревое нарезание витков)

Этот метод заключается в нарезании червяков точением с непрерывной обкаткой. В качестве инструмента применяется прямозубое или косозубое эвольвентное режущее колесо (напоминающее зуборезный долбяк). Между вращением червяка и резца осуществляется принудительная кинематическая связь. Подача при резании происходит за счет осевого перемещения заготовки червяка (или суппорта с резцом) с синхронным дополнительным вращением резца (рис. 3.12). Нарезание червяков методом зуботочения может производиться на специальных станках (модель ЕЗ-10А) или зубофрезерных при наличии тангенциальной подачи суппорта. В зависимости от геометрии и заточки резца, а также от взаимного расположения червяка и резца могут обрабатываться червяки с различной геометрией (архимедовы, конволютные, эвольвентные).

Рис. 3.12. Нарезание червяка методом зуботочения

Для червяков, подвергаемых термической обработке, нарезание является предварительной операцией, выполняемой с припуском под шлифование.

Накатывание витков червяка.

Накатывание - наиболее производительный и наименее материалоем-кий способ обработки. Накатывание производят на роликовых накатных станках (станах). Червяки сm < 3 мм накатывают на двухроликовых станках в холодном состоянии, а приm ³ 3 мм – на трехроликовых станках, нагревая заготовку обычно с помощью ТВЧ. Принципиальная схема накатных станков показана на рис.3.13.

Рис. 3.13. Принципиальные схемы станков для накатывания червяков: а ) - трехвалкового; б ) - двухвалкового; 1 - заготовка; 2 - подвижный валик; 3 - поддерживающий нож; 4 - неподвижный валок

Отклонения размеров (мм) винтовых поверхностей червяков, получаемых холодным накатыванием (m = 1…2 мм), следующие:

По шагу……………………………………………………………………….0,015

По толщине зуба на делительном диаметре………………………….0,02 - 0,03

По радиальному биению витка червяка относительно оси центров…0,1 - 0,25

По колебаниям диаметра впадин……………………………………………..0,05

Если центровые отверстия обработать после накатывания, базируя заготовку на рабочие профили, то радиальное биение можно уменьшить до 0,04 - 0,08 мм.Таким образом, холодным накатыванием можно получить червяки, соответствую щие 8-й степени точности, а по отдельным параметрам - 7-й степени точности.

Отклонения размеров (мм) винтовых поверхностей червяков, получаемых горячим накатыванием, следующие:

По шагу………………………………………………………………… 0,03 - 0,05

По толщине зуба на делительном диаметре…………………………. 0,03 - 0,05

По радиальному биению витка червяка относительно оси центров.….0,3 - 0,8

По колебаниям диаметра вершин, не более…………………………………...0,4

По колебаниям диаметра впадин приm < 5 мм, не более……………………0,1

Шлифование боковых поверхностей витков червяка

Шлифование витков архимедовых, эвольвентных и конволютных червяков производится обычнодисковыми кругами с криволинейными образующими ре жущей части, получающимися правкой кругов специальным устройством. Ось круга при этом составляет с осью шлифуемого червяка уголg (рис. 14).

Для цилиндрических червяковZA дисковым кругом с прямолинейной образующей части шлифованием можно выполнять только червяки 8-9-й степени точности ввиду значительных искажений профиля.

Особенностью геометрии эвольвентных червяков является возможность шлифования их витков кругами с прямолинейными образующими конических поверхностей, совпадающими с образующими винтовой поверхности эвольвентного червяка (рис. 3.15). При такой схеме шлифования ось круга параллельна оси червяка.

На рис. 3.16 представлена схема шлифования эвольвентного червяка образующей конуса чашечного круга. Каждая сторона витка шлифуется отдельно при своей установке круга. При схеме шлифования витков эвольвентного червяка торцевой плоскостью круга каждая сторона витка шлифуется отдельно. Торцевая плоскость круга при этой схеме шлифования должна лежать в плоскости, которая представляет собой боковую сторону зуба воображаемой рейки, входящей в зацепление с эвольвентным винтом.

На рис. 3.17 представлена схема шлифования архимедова червяка чашечным конусным кругом. Шлифование чашечным конусным кругом с прямолинейной образующей конуса позволяет обеспечивать точность профиля в пределах 8 - 9-й степени точности.

При шлифовании чашечным кругом с прямолинейной образующей конусной части круга профиль витка ближе к архимедовой спирали, чем при шлифовании дисковым кругом. Для получения точного профиля шлифуемого червяка правку шлифовального круга необходимо осуществлять по кривой.

Крупномодульные архимедова и конволютные червяки (m > 25) шлифуются пальцевыми профильными кругами, при этом обеспечивается 8-9-я степень точности (рис.3.18).

Величина припускапод шлифование боковых поверхностей витков приведена в табл. 3.1. Большие припуски по таблице назначают для менее жестких червяков, а также в тех случаях, когда возможны значительные де формации при механической или термической обработке: для червяков, имею щих проточки для выхода инструмента; для червяков, боковые поверхности витков которых получают методами пластического деформирования; для чер вяков с увеличенными расстояниями между подшипниками или подвергаемых многократной термической обработке и т. д.

Таблица 3.1

Величина припуска на шлифование боковых поверхностей витков цилиндрических червяков (на сторону), мм

m , мм	Диаметр выступовd a 1 , мм

При изготовлении прецизионных червяков после предварительного их нарезания перед цементацией и закалкой производится первое шлифование витков, чем обеспечивается минимальный и равномерный припуск на последующие операции. После термической обработки производят несколько шлифовальных операций с промежуточным восстановлением технологи-ческих баз и снятием остаточных напряжений путем выдержки червяка в течение нескольких часов в нагретой масляной ванне. Окончательное шлифование выполняется в термоконстантных условиях на прецизионном оборудовании.

Притирка и полирование червяка

Для уменьшения шероховатости поверхности витков производится притирка и полирование червяков. Притирка осуществляется на специальных или универсальных токарных станках. В качестве притира используется чугунное или текстолитовое червячное колесо, устанавливаемое на ось, закрепленную в суппорте станка, и вводимое в зацепление с вращающимся червяком. Для обработки витков по всей длине червяка суппорт должен совершать возвратно-поступательное движение вдоль червяка. Притир слегка притормаживается специальным устройством, а в зону зацепления подается абразивная смесь, в состав которой входит: электрокорунд зернистостью 5 - 32 (4 %), крокус (4 %), парафин (2 %) и машинное масло (90 %). Съем металла при притирке не должен превышать 0,01 - 0,02 мм. Длительность обработки 2 - 5 мин. Процесс притирки не должен применяться для исправления погрешностей профиля и шага червяков.

Витки червяков сильно нагруженных передач подвергаются полированию для достижения минимальной высоты неровности. Полирование производится быстро вращающимся войлочным или фетровым кругом, шаржированным полировочной пастой. Войлочный круг принудительно перемещается по винтовой канавке медленно вращающегося червяка. Финишное полирование производится матерчатым кругом с полировочной пастой.

Нарезание зубьев червячных колес

Обработка червячных колес до операции зубонарезания не обладает какой-либо принципиальной спецификой по сравнению с обработкой обычных круглых деталей подобного класса.

Используются два способа нарезаний зубьев червячных колес на зубофрезерных станках:

1) червячными фрезами при радиальной или осевой подаче инстру­мента;

2) резцами-летучками или многозубыми резцами при осевой подаче.

В том и другом способе режущие кромки инструмента должны воспроизводить в пространстве поверхность производящего червяка, находящегося в зацеплении с нарезаемым червячным коле­сом при том же межосевом расстоянии, что и с рабочим червяком.

Отличие номинального инструментального производящего червяка от рабочего заключается в увеличении (на удвоенную величину радиального зазора) диаметра вершин и гарантированного бокового зазора толщины витков. Кроме того, инструментальный червяк должен иметь закругление витков для образования переходных кривых у основания зубьев нарезаемого червячного колеса.

Нарезание зубьев червячных колес червячными фрезами

При нарезании колес червячными фрезами предпочтительным является метод осевой подачи, так как метод радиальной подачи не обеспечивает полной обработки поверхностей зубьев и в то же время может привести к излишнему срезанию участков рабочих поверхностей последних. При радиальной подаче боковые поверхности зубьев обычно приобретают огранку с числом граней, равным числу режущих зубьев фрезы на длине нормального шага червяка.

В передаче с червячными колесами, нарезанными при радиальной подаче, практически бывает невозможно обеспечить требуемую точность по нормам контакта. Такие передачи требуют длительной приработки, не способны нести номинальную расчетную нагрузку, склонны к заеданию.

Нарезание производят фрезой при постепенном уменьшении станочного межосевого расстояния между инструментом и заготовкой. Метод является наиболее производительным по сравнению с другими и применяется как в массовом, так и в серийном производстве (в единичном производстве нарезание производят резцом), обеспечивает нарезание колес 8-й степени точности. При нарезании колес многовитковыми фрезами необходимо, чтобы число зубьев нарезаемого колеса и число витков фрезы не имели общих множителей, а также чтобы число канавок фрезы не было кратным числу витков.

Нарезание выполняют при постоянном межосевом расстоянии, а движение подачи инструмента - путем перемещения его вдоль оси. При этом методе подачи достигается большая точность профиля, чем при радиальном, она зависит лишь от величины подачи.

Внешний вид червячной фрезы для работы методомрадиальной подачи показан на рис 3.19а, а для работыметодомосевой подачи - на рис 3.19б .

При осевой подаче фрез, также имеющих небольшое число режущих зубьев на длине нормального шага, огранка боковых поверхностей зубьев колес зависит от осевой подачи фрезы на оборот колеса и обычно практически не ощутима.

	а )
Рис. 3.19. Червячная фреза для нарезания червячных колес

Для разгрузки режущих зубьев, которые при осевой подаче первыми начинают врезаться в колесо, заборная часть фрезы выполняется конической (рис. 3.19б ). За заборной частью следует цилиндрический участок, зубья которого формируют начисто поверхности зубьев колес. Фрезы с заборным конусом обладают повышенными стойкостью и долговечностью. Для увеличения стойкости чистового инструмента в серийном производстве нарезание колес производят предварительно фрезами с утоненными витками методом радиальной подачи и начисто фрезами с осевой подачей.

Нарезание зубьев червячных колес резцами

При изготовлении особо крупных червячных передач, а также в индивидуальном и мелкосерийном производствах, когда отсутствует целесообразность изготовления червячных фрез для нарезания червячных колес, могут использоваться летучие резцы (рис. 3.20) или при многозаходных червяках резцовые головки (рис. 3.21). В этом случае для полного формирования боковых поверхностей зубьев можно использовать только осевую подачу инструмента с его перемещением от начала до полного окончания резания. Следовательно, необходимо иметь такую длину оправки, в которую устанавливается резец, чтобы обеспечить требуемую длину протягивания резца. Форма и положение режущих кромок резцов должны соответствовать положению и форме образующих винтовой поверхности червяка, зацепляющегося с нарезаемым колесом.

Так, при архимедовых червяках (ZA) режущие кромки резца располагаются в осевой плоскости оправки резца, при конволютных червяках в плоскости, нормальной к витку или впадине.

Червячные колеса крупных модулей последовательно обрабатываются несколькими резцами (рис. 3.22).

Шевингование зубьев червячных колес

Шевингование зубьев червячных колес является отделочной операцией и применяется для колес 6-й степени точности и более точных. Шевингование производится после чистового фрезерования.

Червячный шевер представляет собой червяк, геометрия поверхности которого полностью совпадает с геометрией витков рабочего червяка. Режущие свойства шевер приобретает за счет большого числа мелких радиальных канавок, имеющихся на поверхности витков.

Шевингование может выполняться двумя способами: радиальным движением подачи при беззазорном зацеплении (сближением до номинального межосевого расстояния) и окружным движением подачи. В обоих случаях вращение колеса осуществляется вращением фрезы-шевера (механизм привода стола не работает).

При шевинговании способом радиального движения подачи шевер должен иметь толщину витка, равную ширине впадины колеса. При шевинговании колеса способом окружного движения подачи зуб шевера должен входить в зацепление с колесом с зазором в случае установки номинального межосевого расстояния. Шевингование профиля происходит вследствие того, что фреза-шевер ведет (вращает) заготовку колеса, которую в ряде случаев притормаживают. После обработки одной стороны направление вращения шевера изменяется и шевингование производится другой частью шевера, имеющей обратное направление зубьев (насечек).