2.12. Методы отделочной обработки зубьев цил.Зубч.Колес.
Целью отделочных операций является повышение точности зубчатых колес за счет исправления погрешностей предыдущей обработки. Эти операции применяются для производства колес с 7 степенью точности и выше. Зубчатые колеса эксплуатируются в закаленном и незакаленном состоянии. Вид отделочной обработки зависит от этого состояния.
Отделка незакаленных зубьев
Шевингование применяется для обработки зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями в передачах с внешним и внутренним зацеплением. Точность зубьев повышается на одну две степени и соответствует 6-8 степени. Шероховатость поверхности составляет 0,8 - 2 мкм.
Инструментом является дисковый шевер - зубчатое колесо, на боковой поверхности зубьев которого имеются канавки, образующие режущие кромки (рис. 2.101). Для обработки прямозубых колес используется косозубый шевер, для косозубых колес - шевер с прямыми зубьями. Установку шевера и колеса показана на рис. 2.102. Шевингование производят на станках моделей 5701, 5702В и пр. (рис. 2.102). Зубчатое колесо 2 устанавливается в центрах на оправке. Шевер 1 закрепляется в шпиндельной бабке. В зацеплении колесо и шевер образуют винтовую передачу, состоящую из цилиндрических зубчатых колес с перекрещивающимися осями, где ведущим звеном является шевер. В процессе обработки стол с колесом совершает осевое возвратно-поступательное движение с подачей 0,15 - 0,3 мм на один оборот колеса. При обратном ходе стола шевер изменяет направление вращения, и зубья обрабатываются с противоположной стороны. Для удаления припуска в конце каждого хода стола межосевое расстояние уменьшается за счет подачи колеса столом в поперечном направлении. Процесс резания при шевинговании осуществляется за счет относительного скольжения контактирующих поверхностей, присущего винтовым передачам. Скорость скольжения повышается за счет возвратно-поступательного движения стола (рис. 2.103). Припуск на шевингование зависит от модуля колеса и составляет 0,05 - 0,12 мм на сторону зуба.
Рис 204 Схемы методов шевингования а — парал лельное б — диагональное в—тангенциальное г — врезное
Шевер и обрабатываемое колесо находятся в плотном зацеплении а оси их расположены под углом скрещивания На профилях зубьев шеве-ра имеются мелкие зубцы, грани которых образуют режущие кромки В результате прижима шевера к обрабатываемому колесу с помощью подачи стола и относительного скольжения, возникающего при пересечении осей, режущие кромки зубцов шевера при перемещении по поверхности зуба колеса внедряются в нее и снимают тонкую стружку с профиля зуба
При параллельном шевинговании обрабатываемое колесо 1 (рис 204, а) совершает возвратно-поступательное движение 3 параллельно своей оси и в конце каждого реверсивного движения перемещается вертикально (ступенчато) к шеверу Несколько последних возвратно-поступательных ходов совершаются без радиальной подачи (калибрующие ходы) Длина пути возвратно-поступательного движения стола L= b + т, где b — ширина зубчатого венца колеса, m — модуль Ширина шевера не зависит or ширины зубчатого венца, практически этим методом можно обрабатывать зубчатые колеса любой ширины Использование шевера недостаточно эффективно, резание выполняет лишь среднее сечение длины зуба, поэтому в этой зоне шевер изнашивается быстрее, чем на краях Параллельное шевингование обычно применяют в мелкосерийном производстве, а при ширине зубчатого венца свыше 50 мм — в крупносерийном……………………………..
Прикатывание применяется вместо шевингования для отделки незакаленных зубчатых колес с модулем до 4 мм и диаметром до 150 мм. Процесс осуществляется без снятия стружки за счет пластической деформации. В качестве инструмента используется накатник - закаленное до высокой твердости зубчатое колесо повышенной точности. Обрабатываемое колесо устанавливается между двумя накатниками, которые приводятся во вращение и прижимаются к колесу. Расстояние между осями накатников и колеса постепенно уменьшается до получения необходимого размера зубьев. Производительность прикатывания в 4 - 5 раз выше шевингования. Прикатывание осуществляется в специальных приспособлениях на горизонтально-фрезерных станках.
Приработка осуществляется для зубчатых колес, работающих в паре. Затем эти колеса в паре поставляются на сборку. Для повышения производительности одному из зубчатых колес задают дополнительное возвратно-поступательное движение вдоль оси. Приработка ведется с подачей в зону зацепления масла с абразивным порошком. Ее выполняют на специальных зубобкаточных станках или непосредственно в собранном узле.
Отделка закаленных зубьев
Зубошлифование является основным видом отделочной обработки закаленных зубьев и осуществляется двумя методами: копирования и обкатки.
Метод копирования при шлифовании аналогичен нарезанию зубьев дисковой модульной фрезой. Здесь круг также имеет эвольвентный профиль, соответствующий впадине зубьев. Круг заправляют тремя алмазами при помощи копировального устройства и одновременно шлифуют две стороны соседних зубьев (рис. 2.104). При обработке зубчатое колесо остается неподвижным, а шлифовальный круг совершает возвратно-поступательные движения вдоль зуба. После обработки одной впадины колесо поворачивается на один шаг для обработки следующей впадины. Данный способ имеет высокую производительность. В этой связи он применяется в массовом и крупносерийном производстве. Методом копирования можно обеспечить 6 - степень точности зубьев. Более высокую точность получить довольно трудно из-за изнашивания круга.
Метод обкатки при шлифовании менее производителен. Однако его применение позволяет получить более высокую точность. Сущность этого метода заключается в том, что в процессе шлифования воспроизводится зацепление зубчатой пары - рейки и колеса. Частью контура рейки является образующая (или образующие) шлифовального круга (рис. 2.105 и 2.106). Существует две разновидности метода обкатки: с периодическим поворотом зубчатого колеса (ППЗК) и с непревным его вращением. Шлифование методом обкатки с ППЗК осуществляется двумя тарельчатыми или одним коническим кругом (рис. 2.105). В первом случае круги расположены под углом, при котором проекция торца круга 1 совпадает контуром рейки 2. Зубчатое колесо 3 вращается, перемещается перпендикулярно своей оси и совершает возвратно-поступательные движения вдоль зуба. После обработки боковых поверхностей двух зубьев круги отводятся и колесо возвращается в исходное положение и поворачивается на один зуб.
При шлифовании одним коническим кругом его профиль совпадает с контуром одного зуба рейки (рис. 2.105, б). Зубчатое колесо, совершает те же движения, что и предыдущем случае. При шлифовании методом обкатки с ППЗК обеспечивается 5 степень точности зубьев.
При шлифовании методом обкатки с непрерывным вращением зубчатого колеса в качестве инструмента используется одно или двухзаходный червячный шлифовальный круг (рис. 2.106). В процессе обработки круг вращается и перемещается вдоль своей оси для равномерного износа по длине. При шлифовании этим методом обеспечивается 4 степень точности зубьев.
Зубохонингование (ЗХ) осуществляют на тех же станках, что и шевингование. Инструментом является хон - зубчатое колесо с прямыми или косыми зубьями изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивом с зернистостью в зависимости от требований к шероховатости поверхности. Таким образом, хон является абразивным инструментом. Процессы (ЗХ) и шевингования аналогичны. Применение ЗХ повысить точность на 1-2 степени и довести шероховатость до 0,32 мкм. Толщина снимаемого слоя металла при обработке не превышает 0,03 мм на сторону. Процесс ведут с применением СОЖ.
Притирка осуществляется при зацеплении зубчатого колеса с притирами - чугунными зубчатыми колесами, которые смазываются абразивными пастами. Притирку выполняют на зубопритирочных станках моделей 5П722 и 5725Е, работающих тремя притирами (рис.2.107). В зацеплении колесо 1 и притир 2 образуют винтовую передачу, состоящую из цилиндрических зубчатых колес с перекрещивающимися осями, где ведущим звеном является обрабатываемое колесо. Таким образом, как и при шевинговании обработка осуществляется за счет относительного скольжения контактирующих поверхностей, присущего винтовым передачам. Для повышения скорости скольжения зубчатое колесо и притиры совершают возвратно-поступательные движения вдоль своих осей, что ускоряет обработку. С целью притирки зубьев с обеих сторон зубчатое колесо вращается попеременно в разные стороны. Чтобы повысить давление в зоне контакта зубьев, применяются гидравлические колодочные тормоза 3. Применение притирки позволяет значительно снизить шероховатость боковой поверхности зубьев, повышает плавность работы передачи, уменьшает шум. Однако точность зубчатых колес повышается не более чем на одну степень.
Зубозакругление
Применяется для облегчения ввода в зацепление зубчатых колес и муфт в коробках передач при переключении на ходу. Производится на специальных зубозакругляющих станках пальцевой или чашечной фрезами после нарезания зубьев до термической обработки. При обработке пальцевой фрезой она вращается и огибает кромку зуба с торца по дуге. После обработки зуба колесо отводится от фрезы, поворачивается на один зуб и снова подается к фрезе (рис. 2.108, а). Более производительным является закругление зубьев чашечной фрезой (рис. 2.110). При обработке фреза совершает возвратно-поступательные движения вдоль своей оси и обрабатывает противоположные стороны двух соседних зубьев (рис. 2.108, б). При обратном ходе фрезы колесо поворачивается на один зуб. Для повышения производительности применяются станки для одновременного закругления зубьев на обоих торцах колеса (рис. 2.109). Формообразование зубьев при закруглении показано на рис. 2.111.
Снятие фасок
При зубонарезании на торцах зубьев образуются острые кромки и заусенцы, которые в результате скалывания ухудшают зацепление и снижают сроки службы колес. Поэтому после нарезания зубьев у них снимают фаски. Фаски снимают с одной или с двух сторон зубьев (рис. 2.112). Фаски могут быть постоянными по ширине (рис. 2.112, а) или в форме запятой, когда ширина фаски уменьшается от вершины к впадине зуба (рис. 2.112, б). Для снятия фасок применяют различные методы: резания, шлифования, электрохимический и пр. Снимать фаски можно на станках для зубозакругления, пальцевыми или чашечными фрезами. Применение фрез различной конфигурации позволяет получать фаски любой формы.
Для снятия фасок и удаления заусенцев с торцов зубчатых колес внешнего зацепления созданы высокопроизводительные автоматы, которые могут быть использованы и в автоматических линиях. Инструмент для одновременного снятия фаски с обоих торцов зубчатого венца 2 состоит из центрального ведущего колеса 3 и боковых колес 1 и 4, прикрепленных к ведущему колесу (рис. 2.113, а; б). Все три зубчатых колеса соединены в единый блок. Во время обработки боковые колеса резание. Ширина ведущего колеса 3 меньше ширины обрабатываемого колеса на двойную ширину фаски (рис. 2.113, б). Торцовые поверхности зубьев и скосы на них у боковых колес, выполненные под углом снимаемой фаски и имеют режущие кромки. После установки и закрепления обрабатываемого колеса инструмент вводится в зацепление радиальной подачей. При полном зацеплении инструмент начинает вращаться, снимая при этом фаски. Образующиеся при снятии фасок заусенцы на торцах зубчатого колеса срезают двумя подпружиненными резцами, установленными с противоположной стороны инструмента для снятия фасок. Стойкость инструмента между переточками составляет 40000 - 70000 деталей при числе переточек 4-8.
Пример технологические процесса изготовления цилиндрического зубчатого колеса
Общая структура технологического процесса при обработке цилиндрических зубчатых колес рассмотрена в параграфе 2.3.6. Пример технологического процесса изготовления цилиндрического зубчатого колеса, по чертежу на рис.2.114, приведен в таблице 2.4.