32.2. Методы нарезания зубьев цилиндрич.Колёс. Накатывание зубьев

Нарез. зубьев производится двумя методами: копирования и огибания (обкатки). При нарезании методом копирования профиль инструмента, в основном фрезы, имеет форму впадины. При нарез. методом обкатки имитируется процесс зубчатого зацепления. Инструментом явл. зубчатая рейка, червячная фреза или долбяк. Метод копирования. метод прим. в единичном произв., а также для нарезания крупномодульных колес. Он обладает низкой производит-ю и точностью (9-11 степень). Нарезание цилиндрич. зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями производится модульными дисковыми или пальцевыми фрезами. Модульные фрезы изготавливаются набором из 8 или 15 штук для каждого модуля. Каждая фреза предназнач. для опред. интервала числа зубьев. Обычно прим. набор 8 фрез, обработка котор. позволяет получ. зубчатые колеса 9 ст.точности. Для изгот. более точных колес прим. набор из 15 или 26 фрез. Нарез. зубьев производится на универсально-фрезерных станках с помощью делительной головки. Делит. головка устанавл. на столе фрезерного станка. С ее помощью имеется возможность точно поворачивать зубчатое колесо на угол, соответств. шагу зубьев. Метод обкатки. Этот метод получил широкое применение, т.к. обеспеч. высокую точность и производ-ть. Нарезание зубьев производится червячн. фрезами, долбяками и рейками. В процессе обраб. воспроизвод. зацепл. зубчатой пары, в кот. одной деталью явл. реж. инструм., а др. нарезаемое зубч. колесо. Червячными фрезами нарез. прямые и косые зубья на зубофрезерных полуавтоматах моделей 5303ПТ, 5304В, 53А20 и пр. Наибольш. диаметр загот. обрабатываемым на этих станках изменяется в диапазоне 20 - 3200 мм, модуль — в пределах 1...35 мм. При нарез. косозубых колес фрезу устанавливают так, чтобы углы подъема винтовых линий зубьев фрезы и колеса совпадали. Фрезер. зубьев ведут с осевой или с радиальной подачей. В первом случае фрезу устанавл. сразу на полную высоту зубьев и она имеет одно движение подачи вдоль оси колеса. Во 2 случае фреза работает сначала с радиальной подачей, а затем с осевой подачей. Нарезание зубьев с модулем до 5 мм производится за один рабочий ход. Зубья с большим модулем нарезают за два или три рабочих хода с промежуточными припусками. Точность зубофрезер. соотв. 7-8 ст. точности з.колес с шероховатостью до 0,63 мкм. (-) зубофрезерования явл. неравномерность износа зубьев фрезы. Долбяками нарезают прямые и косые зубья на зубодолбежных полуавтоматах моделей 5111, 5122, 5M161 и пр. Наибольший диаметр заготовки обрабатываемых на этих станках изменяется в диапазоне 80 - 1250 мм, модуль - в пределах 1-12 мм. Зубч. колесо и долбяк в процессе обработки вращаются. Долбяк при этом совершает возвратно-поступательное движение вдоль своей оси с числом двойных ходов в минуту от 33 до 1600 в зависимости от типоразмера станка. При нарезании косозубых колес зубья долбяка расположены также по винтовой линии с тем же углом подъема, что и у зубчатого колеса. В этом случае при нарезании долбяк получает добавочное вращение по винтовой линии от специального копира. Нарезание зубьев ведется за один, два или три рабочих хода. Под рабочим ходом понимается один оборот заготовки в процессе обработки. При обработке за один рабочий ход долбяк устанавливается на полную высоту зубьев. При большем числе ходов долбяк в процессе резания постепенно перемещается к центру зубчатого колеса от копира или при помощи винтовой передачи. (+) явл. возможность нарезания колес для передач с внутр. зацеплением, а также многовенцовых колес с близко расположенными венцами, когда нет выхода для червячной фрезы 6). Точность и шероховатость поверхности при обработке на зубодолбежных станках та же, что и на зубофрезерных. Рейками или гребенками нарезают прямые и косые зубья на зубострогальных станках. При нарезании косозубых колес рейка поворачивается на угол наклона зубьев. Технология изготовления и переточки изношенных реек проще, чем фрез и долбяков. Однако производительность нарезания рейками ниже, чем фрезами и долбяками. Поэтому широкого применения этот инструмент при нарезании зубьев не получил. Накатывание зубьев Накатывание зубьев осуществл. в холодном (на токарных и горизонтально-фрезерных станках) или горячем состоянии металла (спец. станки). При горячем накатывании заготовку нагревают до температуры 1000 -1200 градусов. Инструментом яв. накатник - зубчатое колесо с модулем зубьев обрабатываемого колеса. При накатывании заготовка и накатник вращаются. Накатник имеет осевую или радиальную подачу. Зубья на заготовке формируются при вдавливании зубьев накатника в металл. Зубья с модулем до 2 мм накатывают в холодном состоянии, а с модулем до 10 мм - в горячем состоянии. При холодном накатывании обеспечивается 7-8 степень точности зубьев с шероховатостью поверхности 0,04 - 0,63 мкм, при горячем - 9 - 10 ст. точности. Шерох. 1,25 - 2,5 мкм. После горячей накатки зубья подвергают отделочной мех.обработке или прикатывают в холодном состоянии.

Билет № 33

33.1. Отделка зубьев

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 более точных. Зубчатые колеса эксплуатируются в закаленном и незакаленном состоянии.

2.3.11.1 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. Шевингование производят на станках моделей 5701, 5702В и пр. Схема шевингования показана на 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 подачей колеса столом в радиальном направлении. Процесс резания при шевинговании осуществляется за счет относительного скольжения контактирующих поверхностей, присущего винтовым передачам. Припуск на шевингование зависит от модуля колеса и составляет 0,05 – 0,12 мм на сторону зуба.

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. Процесс выполняют на специальных зубообкаточных станках или непосредственно в собранном узле.

2.3.11.2 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 двух 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. Методом копирования можно обеспечить 6 степень точности зубьев. Более высокую точность получить довольно трудно из-за изнашивания круга.

Метод обкатки при шлифовании позволяет получить более высокую точность. Существуют две разновидности метода обкатки: с периодическим поворотом зубчатого колеса (ППЗК) и с непрерывным его вращением. Сущность метода обкатки с ППЗК 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. Шлифование осуществляется двумя тарельчатыми или одним коническим кругом (рис. 2.105). При шлифовании тарельчатыми кругами они 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 зубьев 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. Этим методом обрабатывают зубья с модулем не более 5 мм с точностью до 4-той степени. Шлифование производится на специальных станках с высокой производительностью из-за непрерывности процесса обработки.

Зубохонингование (ЗХ) осуществляют на тех же станках что шевингование. Инструментом является хон – абразивное зубчатое колесо с прямыми или косыми зубьями изготовленное из пластмассы с наполнителем из абразивных зерен, размер которых зависит от требований к шероховатости поверхности. Процессы (ЗХ) и шевингования аналогичны. Применение ЗХ позволяет повысить точность после шлифование 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.

2.3.12 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.