Формоутворення профілю зубчастих коліс червячними фрезами без протуберанця з припуском під шліфування

Кирило  Хоменко; Володимир  Кучер; Олексій Осипчук; Богдан  Дзюман

doi:10.25140/2411-5363-2025-3(41)-91-100

Автор(и)

Кирило Хоменко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
Володимир Кучер Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
Олексій Осипчук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-7865-9484
Богдан Дзюман Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна https://orcid.org/0009-0008-5928-4569

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-3(41)-91-100

Ключові слова:

зубчасте колесо; викружка; черв'ячна фреза; протуберанець; профіль зуба; кут профілю; зубофрезерування; припуск під шліфування; оптимізація інструмента; профілювання; математичне моделювання

Анотація

У статті розглянуто альтернативний підхід до формування викружки в загартованих зубчастих колесах із використанням черв'ячних фрез без протуберанця для подальшого шліфування. Враховуючи обмеження стандартних фрез і високу вартість інструментів із протуберанцем, у дослідженні запропоновано модифікувати профіль фрези шляхом зменшення кута профілю. У середовищі Scilab розроблено математичну модель процесу формоутворення профілю зуба та проведено порівняльний аналіз варіантів фрез із протуберанцем і без нього (при різних кутах профілю). Результати показали, що зменшення кута профілю фрези дозволяє сформувати придатний для шліфування припуск у зоні ніжки зуба, що спрощує конструкцію інструмента та потенційно знижує витрати на його виготовлення, забезпечуючи при цьому допустимі відхилення евольвентного профілю. Запропонований метод є економічно доцільним рішенням для підвищення довговічності та навантажувальної здатності зубчастих передач.

Посилання

Chen, Y., Liu, X., Yang, X., & others. (2023). Investigation on geometrical morphology of tooth surface finished by green high-speed dry hobbing for gear precision machining. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 10, 1141-1154. https://doi.org/ 10.1007/s40684-022-00459-3.

Wang, Y., Xu, H., Shen, H., Wang, G., & Wang, Z. A. (2024). Study on the effect of gear hobbing process parameters on the residual stress of the tooth root. Applied Sciences, 14(2), 597. https://doi.org/10.3390/app14020597.

Dong, P., Zuo, S., Tenberge, P., Uelpenich, R., Xu, X., Liu, Y., Wang, S., & Lai, J. (2022). Rapid hob tip corner optimization of spur gears for increasing bending strength. International Journal of Mechanical Sciences, 224, 107322. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2022.107322.

Hodgyai, N., Máté, M., Oancea, G., & Dragoi, M.-V. (2024). Gear hobs–cutting tools and manufacturing technologies for spur gears: The state of the art. Materials, 17(13), 3219. https://doi.org/10.3390/ma17133219.

He, R., Tenberge, P., Xu, X., Li, H., Uelpenich, R., Dong, P., & Wang, S. (2021). Study on the optimum standard parameters of hob optimization for reducing gear tooth root stress. Mechanism and Machine Theory, 156, 104128. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2020.104128.

Karpuschewski, B., Beutner, M., Köchig, M., & Härtling, C. (2017). Influence of the tool profile on the wear behaviour in gear hobbing. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 18, 128-134. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2016.11.002.

Kapelevich, A.L., Shekhtman, Y.V. (2019). Optimization of asymmetric tooth root generated with protuberance hob. Forsch Ingenieurwes 83, 627-634. https://doi.org/10.1007/s10010-019-00357-2.

Mascenik, J., Coranic, T., & Krenicky, T. (2023). Options on tooth profile modification by hob adjustment. Applied Sciences, 13(19), 10646. https://doi.org/10.3390/app131910646.

Kühn, F., Löpenhaus, C., Brimmers, J. et al. (2020). Analysis of the influence of the effective angles on the tool wear in gear hobbing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 108, 2621-2632. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05499-0.

Piotrowski, A., & Tyliszczak, A. (2024). Profile optimisation of a solid modular hob in the machining of gears made of classic and unusual, innovative materials. Materials, 17(9), 2049. https://doi.org/10.3390/ma17092049.

Ni, H., Yan, C., Ge, W. et al. (2022). Integrated optimization of cutting parameters and hob parameters for energy-conscious gear hobbing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 118, 1609-1626. https://doi.org/10.1007/s00170-021-07804-x.

Богуслаєв, В., Равська, Н., Качан, О., & Балушок, К. (2007). Формоутворення черв’ячних зуборізних фрез. Запоріжжя: Мотор Січ.