Устройство для пластического деформирования зубчатых колес

Invenţia se referă la construcţia de maşini, în special la prelucrarea roţilor dinţate prin deformare.

Este cunoscut un dispozitiv pentru moletarea profilurilor dinţate interioare, care conţine un corp pentru fixarea semifabricatului, pe care se moletează profilurile dinţilor, un arbore conducător amplasat coaxial, pe care se instalează nodul de deformare plastică cu posibilitatea rotirii, nişte role de moletare cu axele de rotaţie paralele cu axa de rotaţie a arborelui conducător şi nişte roţi dinţate etalon cu angrenaj exterior legate cinematic cu rolele de moletare.

Dezavantajul dispozitivului cunoscut constă în aceea că nu poate fi utilizat pentru alte angrenaje (cilindrice exterioare, conice ş.a.), are o construcţie relativ complicată.

De asemenea, este cunoscut un dispozitiv de deformare plastică a roţilor dinţate, care constă dintr-un corp pentru fixarea semifabricatului supus moletării profilelor dinţate, un arbore-manivelă cu acţionare electrică, amplasat coaxial, pe care este fixat cu posibilitatea rotirii un nod de deformare plastică, ce conţine nişte role de moletare, instalate pe osii.

Dezavantajul dispozitivului cunoscut este construcţia complicată şi fiabilitatea redusă.

Problema pe care o soluţionează invenţia propusă este simplificarea construcţiei şi majorarea fiabilităţii ei.

Problema se soluţionează prin aceea că dispozitivul de deformare plastică a roţilor dinţate conţine un corp pentru fixarea semifabricatului, un arbore-manivelă cu acţionare electrică, amplasat coaxial, pe care este fixat cu posibilitatea rotirii un nod de deformare plastică, care conţine nişte role de moletare, instalate pe osii, numărul cărora este cu o unitate mai mic decât numărul profilurilor dinţate, totodată arborele-manivelă este unit cinematic cu un ax, fixat într-o consolă, instalată pe corp.

În cazul în care sensul de rotire al nodului de deformare plastică coincide cu sensul de rotire al arborelui-manivelă se asigură o calitate mai înaltă a suprafeţei prelucrate şi forţele de deformare plastică sunt mai mici decât în cazul în care nodul se roteşte contra mişcării semifabricatului. Aceasta se explică prin aceea că semifabricatul este împins spre corp, ceea ce duce la o deformare plastică mai silenţioasă.

Executarea arborelui-manivelă cu înclinare axială comunică nodului de deformare plastică, care conţine role de moletare, mişcare precesională. Aceasta asigură participarea mai multor role de moletare simultan la procesul de deformare plastică, ceea ce duce la majorarea fiabilităţii dispozitivului.

Executarea nodului de deformare plastică în variantă precesională asigură simplitate constructivă dispozitivului şi lărgirea posibilităţilor tehnologice prin faptul că permite deformarea plastică a profilelor dinţate descrise de curbe diferite (evolventă, în arc de cerc, cicloidal etc.).

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1, 2 şi 3, care reprezintă:

- fig. 1, schema dispozitivului de deformare plastică a roţilor dinţate;

- fig. 2, schema distribuirii forţei normale sumare între rolele de moletare, care participă simultan la procesul de deformare plastică;

- fig. 3, schema de acţiune a forţelor asupra rolelor de moletare.

Dispozitivul de moletare plastică a roţilor dinţate (fig. 1) conţine motorul electric 1, pe arborele căruia este instalată roata de curea 2, care este legată prin intermediul curelei 3 cu roata de curea 4, ultima fiind instalată pe arborele-manivelă 5. Pe arborele-manivelă 5 este fixat nodul de deformare plastică 6 prin intermediul rulmentului 7 şi conţine rolele de moletare 8, instalate pe osiile 9. Prin intermediul piuliţei 10 şi a şaibei 11 este fixat nodul de deformare plastică pe arborele-manivelă 5. În consola 12 este înşurubat arborele 13, care are la capăt un sector de secţiune pătrată 14, iar pe el sunt înşurubate piuliţele 15. Între capetele arborilor 5 şi 13 sunt amplasate corpurile de rulare 16. De asemenea pe corpul 17 este instalat semifabricatul 18. Numărul rolelor de moletare este cu o unitate mai

mic decât numărul de profiluri dinţate.

Dispozitivul de deformare plastică a roţilor dinţate funcţionează în felul următor. Mişcarea de rotaţie este transmisă de la motorul electric 1 prin intermediul curelei 3 arborelui-manivelă 5, care, datorită sectorului înclinat, comunică nodului de deformare plastică 6 o mişcare precesională. Avansul axial al nodului de deformare plastică se efectuează de arborele 13, care la înşurubare deplasează prin intermediul corpurilor de rulare 16 arborele-manivelă 5 şi, respectiv, nodul de deformare plastică 6 spre suprafaţa roţii de moletare.

Tabloul deformării plastice cu mai multe role de moletare şi forţele (Fn₁...Fn_i ) generate de ele într-un ciclu de deformare plastică (de precesie) a nodului de deformare plastică se prezintă în fig. 2.

În vederea dimensionării subansamblurilor maşinilor-unelte, utilizate la executarea prin deformare plastică a danturii roţilor dinţate, este necesară cunoaşterea următorilor parametri de forţă: presiunea specifică, forţa de deformare plastică (momentul de torsiune care generează această forţă).

Parametrii geometrici principali, ce caracterizează procesul de deformare plastică, sunt: diametrul rolei de moletare d_r; braţul H , care reprezintă distanţa de la centrul rolei de moletare până la punctul de contact cu semifabricatul; unghiul β-unghiul dintre poziţia verticală a razei rolei de moletare şi direcţia forţei normale F_n, aplicată în punctul de contact al rolei de moletare cu dintele semifabricatului; (β+ ϕ_f) – unghiul dintre forţa normală F_n şi rezultanta forţelor R_m cu considerarea unghiului de frecare ϕ_f..

Forţele de deformare plastică ce acţionează asupra semifabricatului, când procesul de deformare plastică este deja stabilizat, şi direcţiile avansurilor nodului de deformare plastică S şi a roţii de moletare S_r sunt prezentate în fig. 3.

Asupra rolelor de moletare acţionează forţa normală F_n şi forţa tangenţială de frecare F_t, iar R_m este rezultanta lor. Forţa normală, fiind de fapt însumarea forţelor elementare raportate la o unitate de suprafaţă a zonei de deformare plastică, se obţine din relaţia:

F_n = AP_m, (1)

unde: A este suprafaţa de contact în zona de deformare plastică;

P_m – presiunea specifică medie în zona de deformare plastică.

Momentul de torsiune necesar pentru acţionarea nodului de deformare plastică se determină din relaţia:

T=R_mH, (2)

R_m=∑Fn_i / cos(β+ϕ_f), iar ∑Fn_i=Fn₁+Fn ₂...Fn_n,

unde: R_m este rezultanta forţelor normală F_n şi tangenţială F_t de frecare;

H – braţul de acţiune al rezultantei (distanţa dintre linia de acţiune a rezultantei forţelor şi centrul rolei);

β – unghiul dintre raza rolei de moletare în poziţie verticală şi forţa normală F_n;

(β+ϕ_f – unghiul dintre forţa normală F_n> şi rezultanta forţelor R_m;

ϕ_{f –} unghiul de frecare.

Astfel asupra unei role de moletare va acţiona o forţă normală Fn_i, care reprezintă cca 20...25% din forţa normală sumară F_n . Aceasta va permite majorarea fiabilităţii dispozitivului în general.

Participarea simultană a mai multor role de moletare în procesul de deformare plastică a dinţilor asigură o curgere lentă în trepte a materialului deplasat de mai multe role de moletare, ceea ce îmbunătăţeşte structura metalului la suprafaţa dinţilor, calitatea suprafeţelor lor şi precizia de prelucrare.

1. SU 1447505 A1 1987.03.16

2. SU 1758941 A1 1996.08.27