10 Обработка червяков

Распространены червяки: архимедовы, эвольвентные, конволютные и глобоидные. Архимедовы червяки чаще всего нарезаются на токарных станках, при этом прямолинейные режущие кромки резцов располагаются в осевом сечении так же, как при нарезании трапецеидальной резьбы. Винтовая поверхность такого червяка называется архимедовой, так как с торцовой поверхности его она образует архимедову спираль. Такие червяки представляют обычный винт с трапецеидальной резьбой.

При крупносерийном производстве архимедовы червяки фрезеруют дисковыми фрезами с криволинейными режущими кромками. Шлифование таких червяков осуществляют дисковым конусным или тарельчатым кругом с припуском 0,1—0,2 мм на сторону в зависимости от модуля червяка. В крупносерийном и массовом производстве шлифование профиля витков червяка с крупным модулем (3 и более) осуществляется на специальном червячно-шлифовальном станке коническим дисковым кругом большого диаметра (800 мм и более). Этот метод обеспечивает большую производительность. Таким кругом можно получить разные профили червяка путем его перемещения в горизонтальной плоскости. Шлифование производится при трех движениях: вращении круга, медленном вращении червяка и поступательном перемещении круга на величину одного шага (хода для многозаходных червяков) за один оборот изделия.

Для отделки витков червяков ответственных передач применяют притирку их чугунными или фибровыми притирами, имеющими форму червячного колеса. В качестве абразивного материала применяют микропорошки с маслом, а для получения высокой чистоты поверхности — пасты ГОИ.

Эвольвентные червяки нарезаются на токарных станках с раздельной обработкой каждой стороны витка при смещении прямолинейных режущих кромок резцов на величину радиуса основного цилиндра винтовой эвольвентной поверхности.

Такие червяки обычно фрезеруют фасонными дисковыми, пальцевыми фрезами и фрезами-улитками, а шлифуют их плоской стороной тарельчатого шлифовального круга.

Эвольвентный червяк можно рассматривать как цилиндрическое зубчатое колесо с малым числом спиральных зубьев, имеющих большой угол наклона.

В крупносерийном и массовом производстве нарезают архимедовы и эвольвентные червяки обкаточными дисковыми резцами, подобными зуборезным долбякам, на специ­альных станках. Подача осуществляется инструментом в осевом направлении заготовки червяка при вращении его и резца.

Червяк с прямосторонним профилем в нормальном сечении витка называют конволютным. Нарезают его резцами, расположенными нормально к боковым поверхностям витка.

Нарезание глобоидных червяков требует применения специальных устройств на зубофрезерных станках. С помощью ходового винта головка по нониусу устанавливается на требуемый радиус нарезки. Пальцевая фреза имеет прямолинейный профиль с углом конусности, равным двойному профильному углу впадины червяка. Предварительное фрезерова­ние червяка производится обычно в один или два прохода с припуском 0,3 — 0,5 мм на толщину витка под чистовые проходы.

При нарезании многозаходного червяка деление на заходы осуществляется вручную через гитару дифференциала по цепи круговой подачи.

Предварительное и окончательное нарезание глобоидного червяка можно осуществлять специальной многорезцовой головкой. Профилирующие резцы 1 и 3 обтачивают боковые стороны витка, а резец 2 обтачивает заготовку червяка по наружному глобоиду с круговой подачей головки. Чистовое нарезание глобоидкого червяка можно производить универсальной резцовой головкой с круговой подачей при точно выдержанном межосевом расстоянии.

После нарезания витков червяк обычно подвергают термообработке с последующим шлифованием опорных шеек и витков. Отделку червяков осуществляют притиркой либо обкаткой закаленным роликом.

Контроль червяков

Диаметральные и линейные размеры червяков проверяются обычными способами при помощи предельных скоб, микрометров и т. п. Наиболее сложной операцией контроля червяков является проверка среднего диаметра витков, концентричности оси их с осью опорных шеек, угла профиля витков и равномерности шага. Средний диаметр червяка проверяется специальной индикаторной скобой, у которой два неподвижных зуба 2 вводятся во впадины червяка, а верхний подвижный зуб 1, находящийся также во впадине, связан с индикатором.

Угол профиля витков проверяется при помощи нормальных угловых шаблонов с базой от наружного диаметра. Осевой шаг червяка проверяется на приборе с индикатором.

11 Определение припусков и межоперационных размеров

Припуск - это слой материала, удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции (ГОСТ 3.1109-82).

Припуск может быть удален с заготовок резанием (при лезвийной обработке) или абразивом (при абразивном инструменте) с целью достижения требуемого качества и точности.

При обработке ППД понятие припуск отсутствует, а существует - натяг (величина вдавливания деформирующего инструмента ).

При лезвийной обработке потери в стружку могут достигать 50 %, на автомобильных заводах в стружку уходит 20 % для литых и 30 % для кованых заготовок.

Общий припуск - слой металла, удаляемый с исходной заготовки до получения готовой детали.

Припуск, удаляемый на переходе, называется промежуточным.

Операционный припуск равняется сумме промежуточных припусков, т.е. припусков на отдельные переходы, входящие в данную операцию.

Назначение чрезмерно больших припусков приводит к:

• непроизводительным потерям материала, превращаемого в стружку;

• увеличению трудоемкости механической обработки;

• повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии;

• увеличению потребности в оборудовании и в рабочей силе.

Назначение недостаточных припусков:

• не обеспечивает удаления дефектных слоев материала, достижения требуемой точности и шероховатости поверхности;

• вызывает повышение требований к точности исходных заготовок и приводит к их удорожанию;

• затрудняет разметку и выверку положения заготовок при обработке по методу пробных ходов и увеличивает опасность появления брака.

Существуют два метода определения припусков:

1.Опытно-статистический (табличный) применяется при проектировании и учитывает структуры конкретных операций, а включает в себя лишь допуски на предшествующие операции (базируется на предыдущем опыте).

При этом методе общие и операционные припуски выбирают по таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных.

Недостаток метода в том, что припуски назначают без учета конкретных условий построения ТП. Так, общие припуски назначают без учета маршрута обработки данной поверхности, а операционные и промежуточные - без учета схемы установки заготовки и погрешности предшествующей обработки.

Опытно-статистические припуски во многих случаях завышены, так как они ориентированы на условия обработки, при которых припуск должен быть большим во избежание появления брака.

Методика построения нормативных таблиц, заставляет технолога назначать припуск догматически, отвлекая от анализа условий выполнения операции и изыскания путей уменьшения величины припусков.

2.Расчетно-аналитический, разработанный профессором В.М.Кованом в 1948 году, учитывает элементы конкретного ТП по технологическим переходам.

Согласно этому методу величина промежуточного припуска должна быть такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих технологических переходах, а также погрешности установки заготовки, возникающие на выполняемом переходе.

	А- удаляемая часть поверхностного слоя; В- неудаляемая часть поверхностного слоя; С- основная структура металла; RZ,i-1- высота микронеровностей; Ti-1- глубина дефектного поверхностного слоя.
Рисунок 6.1 Схема поверхностного слоя обрабатываемых деталей

Величину минимального промежуточного припуска определяют с учетом факторов:

Высоты неровностей R_Z,i-1 на предшествующем переходе обработки данной поверхности. Для первой операции эта величина берется по исходной заготовке.

Глубины T_i-1 дефектного поверхностного слоя на предшествующем технологическом переходе.

Пространственного отклонения _i-1 в расположении обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей заготовки.

К пространственным отклонениям относятся:

 отклонения от соосности наружной (базовой) поверхности и растачиваемого отверстия у заготовок типа втулок, дисков и гильз;

 отклонения от соосности обтачиваемых ступеней базовым шейкам или линии центровых гнезд у заготовок ступенчатых валов;

 отклонения от пеперпендикулярности торцовой плоскости оси базовой цилиндрической поверхности и другие погрешности взаимного положения обрабатываемых и базовых элементов детали.

Рисунок 6.2 Схема, иллюстрирующая влияние отклонения от соосности i-1 наружной и внутренней поверхностей втулки на припуск под растачивание отверстия.

Наружной (базовой) поверхностью втулка закрепляется в трехкулачковом патроне. Штриховая линия характеризует заданное отверстие диаметром D.

Из схемы видно, что составляющая промежуточного припуска (на диаметр), компенсирующая отклонения от соосности поверхностей втулки, равна 2_i-1. Диаметр отверстия заготовки с учетом этой составляющей d=D-2_i-1.

4. Погрешности установки _i, возникающей на выполняемом переходе.

При каждой переустановке детали обрабатываемая поверхность занимает различное положение при обработке на предварительно настроенном станке.

Нестабильность положения обрабатываемой поверхности должна быть компенсирована дополнительной составляющей припуска.

Общая величина минимального промежуточного припуска определяется суммированием R_Z,i-1, T_i-1, _i-1 и_i.

Пространственные отклонения и погрешности установки - векторные величины и поэтому их суммирование выполняется по правилу сложения векторов. При обработке плоскостей имеем коллинеарные векторы _i-1 и _i.

В этом случае

,

т. е. векторная сумма определяется арифметической суммой значений модулей векторов.

При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения векторы _i-1 и _i могут принимать любое угловое взаимное положение. Поэтому принято как наиболее вероятное значение этих углов равное 90^0. Тогда их сумма будет равна:

.

Таким образом, формулы для определения минимального промежуточного припуска на обработку можно записать:

Припуск на сторону при последовательной обработке плоскостей:

;

Припуск на две стороны при параллельной обработке противолежащих плоскостей:

;

Припуск на диаметр при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения:

.

Индекс i означает, что этот припуск снимается на выполняемом технологическом переходе обработки данной операции.

Расчет межоперационных размеров.

На основе расчета промежуточных припусков определяют предельные (операционные) размеры заготовки по всем технологическим переходам.

При построении схемы исходными являются заданные чертежом предельные размеры d_3,min и d_3,max готовой детали, которые получают на последней операции обработки поверхности

К наименьшему предельному размеру готовой детали прибавляем минимальный припуск на операцию тонкого точения Z_3,min и получаем наименьший предельный размер заготовки после чистового точения d_2,min.

Рисунок 6.3 Графическая схема расположения припусков и допусков

Для получения наименьшего предельного размера d_1,min заготовки после чернового точения к размеру d_2,min прибавляем минимальный припуск Z_2,min на чистовое обтачивание.

Наименьший предельный размер D_min исходной заготовки получается прибавлением к размеру d_1,min минимального припуска на черновое точение Z_1,min.

Наибольшие предельные размеры d_1,max, d_2,max, D_max заготовки по технологическим переходам получаются прибавлением к соответствующим наименьшим предельным размерам технологических допусков

,и.

Из приведенной схемы легко получить минимальный общий припуск на обработку Z_0,min суммированием промежуточных минимальных припусков по всему технологическому маршруту, и максимальный общий припуск Z_0,max .

Из схемы видно, что промежуточный максимальный припуск для выполнения какого-либо перехода равен разности между наибольшими предельными размерами заготовки на предшествующем и выполняемом переходах.

Рассмотренная схема расположения припусков и допусков характерна для тех случаев, когда обработку производят на предварительно настроенных станках, и припуск снимают за один ход

Необходимые для расчета промежуточных размеров заготовки допуски на выполнение технологических переходов принимают по нормативам средней экономической точности.

Полученные наименьшие предельные размеры заготовки по технологическим переходам необходимо округлять до расчетного (принятого) размера.

Округление производят в сторону увеличения для наружных и в сторону уменьшения для внутренних поверхностей. Его следует выполнять до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

Рассмотренный расчетно-аналитический метод определения припусков и межоперационных размеров заготовки применяется в массовом и серийном производствах. Во всех случаях метод дает значительный эффект в части экономии металла и снижения трудоемкости и себестоимости обработки.