Тех.маш.Ч

Зубошлифование широко используется для обработки зубчатых колёс авиационной техники, станков, измерительных колёс, шеверов, долбяков, накатников и т.д. В настоящее время применяются два метода шлифования цилиндрических зубчатых колёс: копирования и обкатки.

Шлифование методом копирования (рис. 2.17) осуществляется профильным шлифовальным кругом, профиль которого обычно соответствует профилю впадины зуба колеса. Обрабатываемое колесо 4 в процессе шлифования, оставаясь неподвижным, совершает возвратно-поступательное движение, а вращающийся шлифовальный круг 1 перемещается вдоль зуба колеса, получает периодическую подачу на глубину шлифования и окончательно шлифует одну или обе стороны зубьев колеса одновременно. Правка шлифовального круга производится алмазами при помощи приспособления 2, работающего по принципу пантографа и копиров 3.

Недостатком данного метода является большой износ шлифовального круга, поэтому при последовательном шлифовании появляется погрешность профиля между первым и последним зубом.

Рис. 2.17. Шлифование зубьев методом копирования

Шлифование методом непрерывного обкатывания абразивным червяком аналогично зубофрезерованию, где вместо червячной фрезы применяется одно или двухзаходный абразивный червяк с реечным профилем зуба (рис. 2.18). В процессе шлифования абразивный червяк 2, находясь в зацеплении с зубьями обрабатываемого колеса 1, в результате движения обкатки осуществляет формирование эвольвентного профиля зуба. Основным преимуществом этого метода является высокая производительность, которая достигается благодаря непрерывному процессу резания, применению многозаходных червяков и одновременной обработки обоих профилей зуба при движении деталей вверх и вниз. Наибольшая производительность достигается при обработке зубчатых колёс с модулем до 4–5 мм.

51

Другая особенность метода – высокая точность обработки по шагу зуба, погрешности профиля и направления зуба исправляются в меньшей степени. Форму эвольвенты рекомендуется проверять после каждой правки абразивного червяка. Радиальное биение, погрешности направления зуба возникают в результате некачественного изготовления технологической оснастки, заготовки и неточной наладки станка. Погрешности в направлении зуба возникают также при изменении угла подъёма нитки червяка по мере уменьшения его диаметра.

Рис. 2.18. Шлифование зубьев методом обкатки абразивным червяком

Шлифование методом обкатывания с делением двусторонним коническим кругом (рис. 2.19). Эвольвентный профиль зубьев обрабатываемого колеса 2 обкатывается по прямому профилю шлифовального круга 1, воспроизводя зацепление обрабатываемого колеса с производящей рейкой З. Движение обкатки, состоящее из возвратно-поступательного движения колеса вокруг своей оси и продольного его перемещения от центра, осуществляется сменными колёсами гитары деления и гитары обкатки. В зависимости от требуемой точности и производительности стороны зуба шлифуются одновременно или поочерёдно. Преимуществом метода является высокая производительность и точность обработки, короткое время переналадки станка, широкая универсальность. Наиболее рационально его применение для изготовления зубчатых колёс с модулем свыше 4–5 мм.

Рис. 2.19. Шлифование методом обкатки двусторонним коническим кругом

Шлифование методом обкатки с делением двумя тарельчатыми кругами (рис. 2.20). Шлифовальные круги 1 устанавливают под углом, равным 0° (рис. 2.20, а) или под углом зацепления (рис. 2.20, б).

52

Vкр Vкр

Vкр		Vкр

а)

б)

Рис. 2.20. Шлифование колёс методом обкатки двумя тарельчатыми кругами

Преимущество метода – более короткий путь обкатки, простота в достижении продольной и профильной модификации зуба. Каждый круг обрабатывает одну боковую сторону зуба колеса. Обрабатываемое колесо 2 кроме возвратнопоступательного движения получает обкаточное движение. Благодаря простой и короткой кинематической цепи движения обкатки достигается высокая точность обработки. Тарельчатый круг в процесс шлифования касается обрабатываемой боковой поверхности зуба лишь небольшим участком периферии. Благодаря небольшой и быстро перемещающейся контактной площадке по поверхности зуба выделяется небольшое количество тепла, что позволяет производить шлифование без охлаждения. Повышенный износ круга автоматически компенсируется.

К недостаткам процесса шлифования следует отнести шлифовочные прижоги, трещины и т.д., которые зависят от многих причин: характеристики шлифовального круга, СОЖ, режимов резания и т.д. Ухудшение поверхности в форме пятнистости, снижения твёрдости и образования трещин чаще всего выявляется при снятии большого припуска на высоких скоростях. Наиболее эффективным средством выявления прижогов или отпуска у ответственных зубчатых передач является травление.

6.2. Зубохонингование зубчатых колёс

Хонингование зубьев применяется для чистовой обработки зубьев закаленных прямозубых и косозубых зубчатых колес.

В процессе хонингования обрабатываемое зубчатое колесо, введённое в плотное зацепление с абразивным зубчатым хоном, выполненным в виде цилиндриче-

53

ского зубчатого колеса, вращается и совершает возвратно-поступательное перемещение. Направление вращения хона меняется на каждом рабочем ходу стола. Угол скрещивания осей инструмента и обрабатываемого зубчатого колеса принимается в пределах 10…15°.

Хонингование зубьев применяется, главным образом, для уменьшения значения параметра шероховатости поверхности до Ra = 0,32…1,25 мкм, удаления забоин и заусенцев до 0,25 мм с боковых поверхностей зубьев закалённых зубчатых колёс, обработанных шевингованием, снижения уровня шума на 2…4 дБ. Помимо уменьшения уровня шума обеспечивается снижение нагруженности зубьев на 15…20%, что позволяет повысить их долговечность примерно в 1,5 раза. В процессе хонингования с обрабатываемых поверхностей зубьев удаляется слой металла около 0,01…0,03 мм. Специальный припуск для хонингования не назначается.

Хонингование может осуществляться двумя методами:

–с радиальным нагружением при беззазорном зацеплении хона и обрабатываемого зубчатого колеса;

–с окружным нагружением, когда хон и зубчатое колесо имеют боковой зазор при постоянном межосевом расстоянии.

Наибольшее распространение в автомобилестроении получил первый метод. Зубчатый хон изготовляется с тем же модулем зубьев, что и обрабатываемое зубчатое колесо, но большего диаметра. Диаметр хона выбирается в пределах 220…250 мм при активной ширине венца 25 мм. Число зубьев хона не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого зубчатого колеса. Хонингование зубьев осуществляется хонами на эпоксидной основе и хонами, изготовленными на стальной основе с гальваническим покрытием зубьев алмазными и другими

порошками.

Процесс хонингования осуществляется с частотой вращения хона 180…200 об/мин, продольной подачей 25...150 мм/мин при числе рабочих ходов стола 4–6. Среднее время хонингования одного зубчатого колеса составляет 30...60 с.

Параметр шероховатости обработанных поверхностей зубьев находится в пре-

делах Ra = 1,25...0,32 мкм.

6.3. Притирка и приработка зубчатых колёс

Притирание зубьев зубчатых колёс применяется для улучшения качества поверхности и устранения незначительных погрешностей, возникающих при термической обработке.

Притирание может осуществляться как при параллельном расположении осей притира и колеса (рис. 2.21, а), так и при скрещенных осях (рис. 2.21, б). При втором способе достигается более высокая точность и большая производительность. Чугунные шестерни – притиры смазываются пастой из смеси мелкого абразивного порошка и масла.

54

Рис. 2.21. Схема притирания зубьев зубчатых колёс:

а) при параллельном расположении осей притира и колеса; б) при скрещенных осях (1, 3 и 4 – притиры, 2 – зубчатое колесо)

Приработка зубьев применяется для улучшения качества поверхности и повышения плавности работы зубчатых колёс, предназначенных для совместной работы.

Зубчатые колёса вводятся в зацепление и при смачивании смесью масла и абразивного порошка попеременно вращаются в разных направлениях со скоростью 1…1,5 м/с, взаимно перемещаясь в осевом направлении.

7. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС

Высокое качество зубчатых колёс достигается при их систематическом контроле на протяжении всего технологического процесса изготовления. Важнейшими поверхностями зубчатых колёс являются базовые поверхности и зубчатый венец. Высокие требования к точности геометрических размеров, форме деталей и шероховатости поверхностей предопределяют следующие виды технологического контроля зубчатых колёс:

–операционный контроль, который осуществляется наладчиками и рабочими непосредственно на рабочих местах в течение смены, после смены инструмента и наладки станка;

–межоперационный выборочный контроль, выполняемый работниками ОТК на специально отведенных контрольных постах, в объеме 3...20% выпуска деталей;

–окончательный контроль, производимый работниками ОТК перед отправкой деталей в термический цех или на сборку.

Контроль основных параметров зубьев зубчатых колёс производится в измерительных лабораториях после смены инструмента или наладки станка. Для каждой степени точности зубчатых колёс установлены нормы кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев в передаче, а также допуски на боковой зазор в сопряжении. Для контроля зубчатых колёс завод-изготовитель может выбирать любое комбинирование норм исходя из условий работы передачи, требуемой точности измерительных средств, размеров зубчатых колёс.

55

Типовые погрешности цилиндрических зубчатых колес указаны на рис. 2.22.

Рис. 2.22. Типовые погрешности цилиндрических зубчатых колёс

Перспективным на заводах массового производства является применение для контроля цилиндрических зубчатых колёс автоматических линий. Одна из них показана на рис. 2.23. Линия состоит из трех измерительных приборов. На первом (прибор 9) контролируется колебание межосевого расстояния в плотном двухпрофильном зацеплении измерительного и проверяемого зубчатого колеса при повороте его на один оборот и на одном зубе; на втором (прибор 14) кинематическая погрешность при номинальном межосевом расстоянии и при однопрофильном зацеплении проверяемого и измерительного зубчатых колес.

Рис. 2.23. Схема автоматической линии для контроля зубчатых колёс

56

Контроль формы и расположения пятна контакта на зубьях при зацеплении со специальным измерительным колесом осуществляется на третьем приборе 19.

Зубчатые колёса по конвейеру 1 поступают в моечный агрегат 2 и обкатное устройство 3 с тремя зубчатыми колёсами для снятия забоин и заусенцев. Затем зубчатые колёса поштучно через отсекатель 4 поступают на толкатель 5, который перемещает их в захват 6 робота 7. После поворота захвата с деталью на 90° деталь перемещается в прибор 9 для измерения колебания межосевого расстояния. После измерения, захват 8 устанавливает зубчатое колесо в накопитель 10. Из накопителя 10 с помощью аналогичных манипуляций робота 12 с захватами 11 и 13, накопителя 15, робота 17 с захватами 16 и 18 зубчатое колесо устанавливается на прибор 14 для контроля кинематической точности при однопрофильном зацеплении и на прибор 19 для проверки пятна контакта на экране телевизора.

Проверенные зубчатые колёса захватом 18 передаются в сортировочное устройство 20 с наклонными желобами, где колёса разделяются на годные и бракованные.

Все три прибора управляются одним миникомпьютером, с помощью которого осуществляются измерение, сортировка и анализ полученной информации. Время контроля, включая время на установку и снятие зубчатого колеса, 30 с.

57

III.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ТИПОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ

Резьбовые поверхности классифицируются по конструктивным и эксплуатационным признакам. По конструктивным признакам классификация осуществляется следующим образом:

–по форме поверхности: цилиндрическая и коническая;

–по расположению на детали: наружная и внутренняя;

–по форме профиля: треугольная резьба, трапецеидальная, прямоугольная, круглая, упорная, ленточная;

–по числу заходов: однозаходная резьба и многозаходная;

–по направлению угла подъёма резьбы: правая и левая;

–в зависимости от единицы измерения размеров: метрическая и дюймовая. Метрические резьбы имеют угол профиля 60°, вершины выступов срезаны, а

дно впадин закруглено (рис. 3.1).

Метрические резьбы делятся на резьбы с крупным и мелким шагом. Дюймовые резьбы имеют треугольный профиль с углом 55°, а диаметр их изменяется в долях дюйма.

Рис. 3.1. Основныеэлементыметрическойрезьбы:

a – уголпрофиля; P – шагрезьбы; D, d – наружныйдиаметр; D2, d2 – среднийдиаметр; D1, d1 – внутреннийдиаметр

По эксплуатационным признакам различаются резьбы общего назначения и специальные. К резьбе общего назначения относятся крепёжная резьба, кинематическая, трубная и круглая. Специальной является резьба, применяемая для деталей определённого типа. В машиностроении не менее 2/3 общего числа резьбовых деталей составляют крепёжные детали.

58

ГОСТ 9150–81 регламентирует резьбы как: точные, средние и грубые. Поле допуска резьбы получается сочетанием полей допусков среднего (D2 и d2) диаметра и диаметра выступов (D1 и d).

Поле допуска каждого диаметра резьбы образуется сочетанием степени точности (с 3 по 9) и основного отклонения. Установлены следующие основные отклонения: нижние для болтов – d, e, f, g, h; верхние для гаек – H, G, F, D.

2.НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЗЦАМИ И ГРЕБЁНКАМИ

Треугольная резьба часто нарезается на токарно-винторезных станках резьбовыми резцами, т.е. резцами обычного типа, заточенными под требуемым углом (60° для метрической резьбы и 55о для дюймовой). Получение профиля резьбы обеспечивается соответствующим профилем резьбового резца, который должен быть заточен очень точно, и правильной установкой резца относительно детали (рис. 3.2 и рис. 3.3). Резец должен быть расположен строго перпендикулярно оси центров станка, так как в противном случае резьба получится с перекосом. Кроме того, передняя поверхность резца должна быть расположена по высоте оси центров станка. При другомеё положении резьбабудетнарезана снеправильным углом.

Рис. 3.2. Резцы для нарезания резьбы:

а) призматический резец; б) круглый резец; в) пружинная державка для призматического резца

Высокие требования, предъявляемые к заточке резцов и сохранению правильного профиля, привели к внедрению в производство фасонных резьбовых резцов

–призматических (рис. 3.2, а) и круглых (рис. 3.2, б).

Уэтих резцов размеры элементов профиля резьбы выдерживаются более точно, чем у обычных резцов, так как такие резьбовые резцы затачиваются по передней поверхности, а отшлифованные при изготовлении задние поверхности сохраняют профиль неизменным.

Для улучшения качества поверхности резьбы часто применяются подпружиненные державки (рис. 3.2, в).

59

При скоростном нарезании резьбы происходит небольшое искажение её профиля: угол профиля нарезаемой резьбы получается всегда больше угла при вершине резца примерно на 1°. Поэтому рекомендуется применять резцы с углом профиля, равным углу профиля нарезаемой резьбы, уменьшенному на 1°.

Рис. 3.3. Схемы нарезания резьбы одним резцом: а) наружной резьбы на валу; б) внутренней резьбы в отверстии

Данные схемы обработки применяются и при нарезании прямоугольных и трапецеидальных резьбовых поверхностей. Для повышения производительности обработки применяются державки с двумя резцами или гребёнки.

Особенно целесообразно и экономично применять гребёнки при изготовлении больших партий одинаковых деталей. Гребёнки можно использовать только для предварительного нарезания.

Гребёнки бывают плоские, тангенциальные и дисковые с кольцевыми и винтовыми канавками. Плоские гребёнки применяются для нарезания треугольной резьбы с малым углом подъёма; тангенциальные – для нарезания треугольной резьбы с большим углом подъёма.

Круглые гребёнки затачиваются только по передней поверхности, при этом допускается большое число переточек и, значит, они имеют большой срок службы и более удобны при эксплуатации.

3. НАРЕЗАНИЕ МНОГОЗАХОДНЫХ РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Нарезание многозаходной резьбы любого профиля начинается так, как если бы требовалось нарезать однозаходную резьбу с шагом, равным длине хода.

Весьма просто нарезается многозаходная резьба при помощи поводкового патрона с несколькими пазами; количество пазов должно равняться количеству заходов винта или быть кратным этому количеству (рис. 3.4, а).

Большое распространение имеет метод нарезания многозаходных винтов при помощи специальной планшайбы (рис. 3.4, б) с двумя дисками.

На токарных станках, имеющих передачу к ходовому винту через сменные зубчатые колёса, многозаходные резьбы можно нарезать при помощи промежуточного колеса и колеса, сцепляемого с ним на гитаре. Данный метод применяет-

60