Цехмистро И.С. Технология изготовления деталей и сборки машин

Подождите немного. Документ загружается.

133

как правило, двусторонними головками, а с малым количеством –

односторонними.

2.5.5. Накатывание и закругление зубьев зубчатых колос

Накатывание в 15-20 раз производительнее зубонарезания и,

кроме того, отходы металла составляют всего 4-5% от веса

заготовки. Зубья модулем до 1 мм обычно накатываются в холодном

состоянии, а более 1 мм – горячим или комбинированным способом.

Горячее накатывание производится на специальном прокатном

стане с нагревом заготовок токами высокой частоты до 1000-1100°С.

Поштучное накатывание (рис. 2.39, а) осуществляется путем

постепенного вдавливания вращающихся валков 1 во вращающуюся

заготовку 2.

Сближение валков производится с помощью ходовых винтов.

Валки вращаются с реверсированием по автоматическому циклу,

передавая вращательное движение заготовке. После выключения

подачи валки совершают еще несколько оборотов для калибровки

зубьев.

При накатывании нескольких заготовок сразу (рис. 2 39, б)

рабочими движениями являются синхронизированные вращения I

и II валков 1 и заготовок 2 и осевое перемещение пакета заготовок

относительно валков (сверху вниз). Межосевое расстояние валков

и пакета заготовок постоянно.

Рис. 2.39. Накатывание зубчатых профилей:

а – штучное; б – пакетное; в – калибрование зубьев методом холодного

накатывания

134

Производительность стана для штучных заготовок (рис. 2.39, а)

240-300 колес в час (m = 1,5-3 мм), а для пакетного 250-350 деталей в

час (m = 2-5 мм). Производительность зубофрезерования для тех же

колес 7-8 штук в час. По методу горячего накатывания достигается

8-9-я степени точности зубьев.

Калибрование зубьев на втором станке производится методом

бесцентрового холодного пластического деформирования (рис. 2.39,

в). Инструментом служат три накатника 1, расположенные под углом

120° и сидящие свободно на своих осях. Накатники приводятся во

вращение заготовкой 2. Радиальная подача накатников осуществляется

поворотом центрирующего кольца 3, имеющего эксцентричные

участки. При этом шпиндели накатников перемещаются в

радиальном направлении до упоров. По методу горяче-холодного

накатывания достигается 7-8-я степень точности.

В машиностроении применяется накатывание и конических

колес с прямыми и криволинейными зубьями с модулем до 10 мм и

диаметром до 300 мм.

Применение накатывания помимо значительного снижения

времени обработки и расхода материала, повышает срок службы

зубчатых колес благодаря упрочнению зубьев пластическим

деформированием.

У зубчатых колес, предназначенных для коробок передач и

других зубчатых колес, переключающихся на ходу, для облегчения

включения производится закругление торца зубьев на специальных

зубозакругляющих станках при помощи пальцевых фрез методом

копирования (рис. 2.40).

В процессе работы пальцевая фреза вращается и одновременно

перемещается по дуге с возвратно-поступательным движением,

огибая кромку зуба обрабатываемого колеса, которая периодически

отводится в осевом направлении, поворачивается вокруг оси на один

зуб и подводится к фрезе. Время обработки каждого зуба 1-3 с.

Рис. 2.40. Закругление зубьев цилиндрических

зубчатых колес:

а – пальцевой фрезой; б – пустотелой фрезой

135

Большая производительность достигается при закруглении

зубьев пустотелой фрезой (рис. 2.40, б).

2.5.6. Нарезание зубьев червячных колес и червяков

При нарезании зубьев червячных колес на зубофрезерных

станках ось фрезы устанавливается перпендикулярно оси колеса и

точно по центру его ширины. Нарезать зубья можно способом

радиальной подачи, тангенциальной подачи или комбинированным

способом.

При способе радиальной подачи (рис. 2.41, а) фреза 1 и колесо

2 вращается таким образом, чтобы за один оборот фрезы колесо

повернулось на число зубьев, равное числу заходов червяка.

Суппорт с фрезой стоят на месте, стол с колесом совершает

горизонтальную подачу S на глубину зуба в радиальном направлении.

В зубофрезерных станках, пред-

назначенных для нарезания колес боль-

шого диаметра, горизонтальная подача

осуществляется стойкой, несущей суппорт

с фрезой.

Способ радиальной подачи при-

меняется в основном для нарезания

червячных зубчатых колес однозаходных

и реже – двухзаходных.

Нарезание зубьев червячных колес

способом тангенциальной подачи фрезы

осуществляется на зубофрезерных стан-

ках, имеющих тангенциальный суппорт

(рис. 2.41, б). Нарезание зубчатого венца

заканчивается, когда все зубья фрезы пе-

рейдут за ось колеса. При нарезании спо-

собом тангенциальной подачи получает-

ся более правильный профиль зубьев, но

фреза дороже цилиндрической. Этот спо-

соб применяется в основном для нареза-

ния червячных зубчатых колес к много-

заходным червякам.

Рис. 2.41. Зубонарезание червячных колес червячными фрезами:

а – способом радиальной подачи; б – способом тангенциальной

подачи;

I -II – соответственно начальное и конечное положение фрезы

136

В единичном произ-

водстве при отсутствии

фрез нарезание червячных

колес осуществляется ком-

бинированным способом

последовательно двумя рез-

цами, закрепленными в оп-

равке – черновым и чисто-

вым (рис. 2.42, а).

Черновой резец уже

чистового примерно на

0,5 мм и врезается на тре-

буемую глубину с радиаль-

ной подачей. Чистовой ре-

зец изготавливается точно

по профилю впадины и до-

резает зуб с тангенциаль-

ной подачей. Часто закреп-

ляют оба резца в одной оправке (рис. 2.42, б) на определенном рас-

стоянии один от другого.

Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса обычно

состоит из двух операций: предварительного нарезания при

радиальной подаче и чистового нарезания при круговой подаче и

точно заданном межосевом расстоянии. Инструментом для

предварительного и окончательного нарезания зубьев глобоидного

колеса в единичном и мелкосерийном производствах являются два

“летучих” резца (рис. 2.42, в). Как предварительное, так и

окончательное нарезание глобоидных колес можно производить

глобоидной гребенкой или глобоидной фрезой (рис. 2.42, г).

Способы нарезания червяков зависят от профиля витка.

Цилиндрические червяки разделяются на следующие основные виды:

архимедовы, имеющие прямолинейный профиль в осевом сечении

и архимедову спираль в торцовом сечении; эвольвентные, имеющие

криволинейный профиль в нормальном сечении, эвольвентный в

торцовом и прямолинейный в сечении плоскостью, касательной к

основному цилиндру; конвалютные, имеющие прямой профиль в

нормальном к витку сечении и удлиненную эвольвенту (конвалюту)

в торцовом сечении; нелинейчатые, имеющие во всех сечениях

криволинейный профиль.

Рис. 2.42. Зубонарезание червячных зуб-

чатых колес:

а – одним резцом; б – двумя резцами;

в – двумя резцами глобоидного

колеса; г – червячной фрезой

глобоидного колеса

137

Глобоидные червяки в осевом сечении представляют собой

круговую рейку с прямолинейными боковыми сторонами.

Винтовая поверхность цилиндрических червячков в зависимости

от серийности производства может быть нарезана следующими

способами: профильными резцами на токарно-винторезных станках;

дисковыми фрезами на универсально-фрезерных, резьбофрезерных

и специальных станках; пальцевыми фрезами на универсально-

фрезерных станках; круглыми долбяками на специальных или

универсальных зубофрезерных станках, оснащенных протяжным

суппортом; червячными фрезами по методу обката на универсальных

зубофрезерных и шлицефрезерных станках; резцовыми головками

(вихревое нарезание) на токарно-винторезных станках, так же, как

и резьбы.

При нарезании червяков на токарно-винторезных станках

требуемый профиль витка обеспечивается при этом соответствующей

установкой резца.

Для нарезания архимедова червяка резец с прямолинейным

профилем устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в

осевой плоскости червяка (рис. 2.43, а).

Червяки с малым углом подъема винтовой линии нарезают

двусторонним резцом. При больших углах подъема винтовой линии

раздельно обрабатывают левую и правую стороны витка одно-

сторонними резцами.

При нарезании эвольвентного червяка резец с прямолинейным

профилем устанавливают так, чтобы его режущие кромки

расположились в плоскости, касательной к осевому цилиндру

(рис. 2.43, б). Эвольвентные червяки с углом подъема витка более

5° нарезают резцами с профилем, криволинейным в осевом или

нормальном сечениях.

Рис. 2.43. Схемы нарезания резцами червяков:

а – архимедова; б – эвольвентного; в – конвалютного

138

Для нарезания конвалютного червяка резец с прямолинейным

профилем устанавливают так, чтобы его режущие кромки

соответственно требуемым геометрическим параметрам червяка

лежали в плоскости, нормальной направлению витка или направлению

впадины (рис. 2.43, в).

Крупномодульные архимедовы червяки с углом трапеции 40°

обычно нарезаются на токарно-винторезных станках за 4 перехода

(рис. 2.44).

На первом переходе прорезается прямоугольная канавка

глубиной на половину профиля червяка, т.е. 1/2 h и шириной 1/4

шага витка (рис. 2.44, а).

На втором переходе (рис. 2.44, б) подрезается левая боковая

поверхность витка до глубины 3/4 h.

На третьем переходе (рис. 2.44, в) подрезается правая боковая

поверхность витка до глубины 3/4 h.

На четвертом переходе (рис. 2.44, г) производится калибровка

профиля витка на полную глубину точно доведенным трапециевидным

резцом с углами: γ = 0, α = 12-15° (рис. 2.44, д).

В калибровочном резце вспомогательные задние углы α

и α

различны (рис. 2.44, е). Угол α

, совпадающий с направлением осевой

подачи, принимается равным сумме углов α

+ β, где β – угол подъема

винтовой линии витка червяка; угол α

принимается 8-10°. Такие

же требования по углам α

и α

предъявляются при нарезании

мелкомодульных червяков одним резцом.

Рис. 2.44. Нарезание крупномодульного

червяка резцами:

а – прорезным; б, в – профильными

односторонними; г – профильным

двусторонним

139

Режимы резания при черно-

вом нарезании: V = 8-12 м/мин,

глубина резания t= 0,2-0,3 мм;

при чистовом V = 0,8-6 м /мин, t

= 0,05-0,15 мм. После нарезания

витка производится выхаживание без радиальной подачи за 4-5 рабо-

чих ходов. В качестве СОЖ используется мыльная эмульсия,

растительные масла (хлопковое, подсолнечное, пальмовое).

При нарезании червяков резцами достигается шероховатость

рабочих поверхностей витка R

= 1,25 мкм.

Цилиндрические червяки нарезают дисковым фрезами (рис. 2.45).

Для нарезания фрезу устанавливают так, чтобы ее ось вращения

была наклонена на угол подъема витка червяка λ

, а средняя точка

располагалась на одной высоте с осью червяка.

Для нарезания архимедова, эвольвентного и нелинейного

червяков фреза должна иметь криволинейный профиль, а для

нарезания конвалютного червяка – прямолинейный.

Фрезерование дисковыми фрезами в основном применяют для

чернового нарезания витков; в этом случае используют фрезы с

прямолинейным профилем.

Пальцевые фрезы используют для нарезания крупномодульных

червяков в мелкосерийном и единичном производстве. Фрезу

устанавливают так, чтобы ее ось вращения пересекала ось червяка

под углом 90°.

В крупносерийном и массовом производстве архимедовы и

эвольвентные червяки нарезают круглым долбяком. При обработке

червяк и долбяк вращаются (их оси вращения пересекаются под

прямым углом) и одновременно долбяк перемещается вдоль оси

червяка. Для червяков с углом подъема витка менее 6° используют

прямозубые долбяки, при угле подъема более 6° – косозубые. Этот

метод обеспечивает высокую точность обработки и большую

производительность.

Червячными фрезами по методу обката нарезают эвольвентные

червяки с большим углом подъема витка, для чего используют

червячные фрезы с прямолинейной режущей кромкой. Этот способ

обеспечивает высокую производительность, так как все витки

Рис. 2.45. Схема нарезания червяка

дисковой фрезой

140

многозаходных червяков нарезают одновременно, однако получаемая

при этом точность (8-9-я степени) невысока, поэтому его применяют

в основном на предварительных операциях.

2.5.7. Чистовая отделка зубьев зубчатых колес и

червяков

Окончательная чистовая отделка зубьев колес и червяков

производится следующими способами: обкаткой, шевингованием,

шлифованием, притиркой и приработкой.

Обкатка незакаленного зубчатого колеса осуществляется путем

вращения его между тремя вращающимися закаленными шлифованными

зубчатыми колесами (эталонами), точность которых достигает ±5

мкм. При обкатке исправляются небольшие погрешности формы

зуба, снижается шероховатость поверхностей зубьев.

Шевингование – процесс чистовой отделки зубьев незакаленного

зубчатого колеса, заключающийся в снятии (соскабливании) очень

мелких волосообразных стружек, благодаря чему исправляются

эксцентриситет начальной окружности, ошибка в шаге, в профиле

эвольвенты и угле подъема винтовой линии.

На рис. 2.46 показана схема шевингования зубчатого колеса

круглым шевером.

Шевер получает вращательное движение I (рис. 2.46, а) и

вращает обрабатываемое колесо (движение II). Вращение шевера и

колеса реверсируются для равномерной отделки обеих сторон

зубьев.

Металл с боковой поверхности зуба снимается

по линии, соединяющей последовательные точки

контакта сопряженных профилей зубьев шевера и

колеса (рис. 2.46, б).

Для снятия стружки по всей длине зуба колесу

дается дополнительное продольное перемещение III.

Сближение осей шевера и колеса после каждого

рабочего хода производится за счет радиальной

подачи IV колеса.

Величина радиального припуска

под шевингование для колес с модулем

Рис. 2.46. Схема шевингования зубчатого

колеса круглым шевером

141

2-5 мм принимается от 0,08 до 0,25 мм. У головки и основания зуба

припуск не предусматривается.

Шевинговать цилиндрические зубчатые колеса можно шевер-

рейками (рис. 2.47).

В процессе обработки стол станка с закрепленной на нем шевер-

рейкой имеет возвратно-поступательное движение. Как и дисковый

шевер, шевер-рейка изготавливается с наклонными зубьями для

шевингования колес с прямым зубом, для обработки колес с косым

зубом с углом наклона зубьев около 15° шевер-рейка может иметь

прямые зубья.

В процессе шевингования осуществляется продольное скольжение

зубьев шевер-рейки по зубьям колеса (рис. 2.47, б). Так как зубчатое

колесо и шевер-рейка представляют собой как бы винтовую

зубчатую пару со скрещивающимися осями, то колесо из положения

А передвинется не в положение Б, а в положение В. В результате

создается относительное скольжение зубьев колеса и шевер-рейки,

определяемое отрезком между положением Б и В колеса; при этом

происходит процесс снятия стружки с поверхности зуба.

После каждого хода стола колесо перемещается в вертикальном

направлении вниз на 0,025-0,04 мм. В качестве СОЖ используется

сульфофрезол или веретенное масло.

Шевингование применяется для отделки зубьев конических и

червячных колес.

На рис. 2.48 показана схема шевингования червячного колеса

шевер-червяком.

При изготовлении точных колес (5-6-й степени точности) их

зубья шлифуют после термической обработки. При деформации

зубьев после термической обработки более 0,05 мм и биении

Рис. 2.47. Шевингование шевер-рейкой:

а – схема шевингования; б – схема скольжения шевер-рейки по зубьям

зубчатого колеса

142

делительной окружности более 0,1 мм необходимо шлифовать зубья

даже для достижения 7-й степени точности.

Применяют три способа шлифования зубьев: копирование,

обкатка дисковыми кругами с прямолинейными боковыми

сторонами, обкатка червячным кругом.

Во время обработки зубьев методом копирования (рис. 2.49)

колесо неподвижно, а шлифовальный круг, вращаясь со скоростью

V = 30-35 м/с, совершает возвратно-поступательное движение I вдоль

оси колеса со скоростью 8-16 м/мин.

После каждого двойного хода шлифовального круга колесо

поворачивается на один зуб и фиксируется в новом положении.

Профилирование круга осуществляется алмазами при помощи

шаблонных пантографов.

Методом копирования могут шлифоваться зубья одновременно

двумя односторонними шлифовальными кругами.

При припуске на толщину зуба 0,2-0,3 мм шлифование

производится за 3-4 рабочих хода. Время обработки одного зуба

методом копирования составляет 0,3-0,8 мин для колес с модулем 2-5 мм.

Недостатком метода копирования является потребность в

большом количестве специальных шаблонов, делительных дисков,

а также сложная переналадка станка.

Шлифование зубьев по методу обкатки производится двумя

тарельчатыми кругами (или одним конусным кругом), расположенных

так, что их шлифующие части обра-

зуют зуб производящей рейки того

же модуля и угла зацепления, что и

обрабатываемое колесо. При шли-

фовании двумя кругами обраба-

Рис. 2.48. Схема шевингования червячного

колеса шевер-червяком

Рис. 2.49. Шлифование зубьев методом

копирования