3.7. Станки для чистовой обработки зубчатых колес

Среди методов чистовой обработки зубчатых колес наиболее распространены обкатка, шевингование, зубохонингование и шлифование. Обкатка – это уплотнение боковых поверхностей зубьев незакаленных колес поверхностным пластическим деформированием. Для этого колесо обкатывается под нагрузкой с одним, двумя или тремя закаленными эталонными колесами. Шевингование – это обработка незакаленных зубчатых колес специальным режущим инструментом - шевером. Съем припуска до 15 мкм. Процесс шевингования обеспечивает снижение шероховатости поверхности и повышение точности профиля зубьев. Зубохонингование – процесс для обработки зубчатых колес после шевингования и термообработки. При этом устраняются дефекты поверхности закаленных зубьев. Съем припуска до 10 мкм. В качестве инструмента используют зубчатый хон, выполненный в виде зубчатого колеса из пластмассы с абразивной смесью. Относительные движения те же, что и при шевинговании, но окружные скорости в 2 раза превышают скорость шевера. Зубошлифование применяют для обработки высокоточных закаленных колес. В качестве инструмента используют дисковые, тарельчатые, чашечные и червячные абразивные круги.

3.7.1. Зубошевинговальные станки

Шевер представляет собой эталонное зубчатое колесо, у которого для образования режущих кромок зубья прорезаны поперечными канавками (рис. 3.66, а). При вращении шевера и шевингуемого колеса, находящихся в зацеплении, происходит боковое скольжение зубьев вдоль их длины, и режущие кромки канавок на профилях зубьев шевера срезают (соскабливают) тонкие стружки с профилей зубьев. Срезание стружек происходит в результате скрещивания осей шевингуемого колеса и шевера.

а	б	в

Рис.3. 66. Формообразование при зубошевиговании:

а – зуб шевера; б – схема шевингования;

в – схема для расчета круговой частоты вращения шевера

Рассмотрим принципиальную схему шевингования зубчатого колеса (рис3.66, б). Шевер 1 вращается от электродвигателя и принудительно вращает обрабатываемое колесо 2, установленное в центрах бабки 3,4. Бабка установлена на столе 5, который шарнирно связан с продольным столом 6, получающим поступательно-возвратное движение. В конце каждого двойного хода стол совершает вертикальную подачу. Таким образом, зубошевингование происходит при следующих двух формообразующих движениях и движении врезания: принудительном от шевера вращении колеса, поступательно-возвратном движении колеса и прерывистом перемещении колеса в радиальном направлении к шеверу.

Недостатком шевингования является отсутствие жесткой кинематической связи между шевером и обрабатываемым колесом, вследствие чего накопленная ошибка очередного шага исправляется в небольшой степени. Точность обработки шевингованием в значительной степени зависит от качества зубонарезания и припуска под шевингование.

Зубошевинговальный станок модели 5702. Кинематическая схема (рис. 3.67) включает две формообразующие группы - Ф_v(В₁) и Ф_s(П₂) и группу врезания Вр(П₃).

Группа Ф_v простая. Ее внутрення связь:

корпус шевинговальной головки → шпиндель шевера.

Внешняя связь – кинематическая цепь

М₁ → 2/28 → (i_v=а/б) → 4/5 → 8/9 → 10/11 → шевер (В₁).

Г руппа настраивается на скорость – двухколесной гитарой i_v, на направление – реверсом, функцию которого выполняет конечный выключатель 2ВК, реверсирующий направление вращения электродвигателя.

Группа Ф_s – простая. Ее внутренняя связь:

горизонтальные направляющие → продольный стол.

Внешняя связь – кинематическая цепь:

М₂ → 1/30 → (i_s=а₁/б₁) → 16/15 → 13/12 → ТВ_t1 → продольный стол (П₂).

Группа настраивается на скорость – двухколесной гитарой i_s, на путь, направление и исходную точку – упорами, расположенными на продольном столе и управляющими конечным выключателем 2ВК. Этот выключатель синхронно реверсирует движения В₁ и П₂ в конце хода продольного стола. Конечный выключатель 3ВК является аварийным и отключает станок, если не срабатывает конечный выключатель 2ВК.

Группа Вр простая. Ее внутренняя связь – поступательная пара:

3.67. Кинематическая схема зубошевинговаль- вертикальные направляющие →

ного станка модели 5702 → консоль, несущая продольный стол.

Внешняя связь:

гидроцилиндр 28 → реечная передача → 23/24 → валик несущий кулак 25 радиальной подачи врезания и барабан управления 27, → шток-рейка гидроцилиндра 30 → реечная передача → 19/20 → ТВ_t2 → консоль (П₃).

Группа настраивается на скорость (прерывистую радиальную подачу) - кулаком 25, на путь и исходную точку – винтом, посредством которого через коническую передачу поворачивают ТВ_t2, перемещающий консоль. Для установочных перемещений консоли используется винт, поворачивающий через передачи 21/22 и 19/20 тяговый вал.

Рассмотрим вывод ФН для органов настройки станка.

Гитара i_v. Для расчета частоты вращения шевера необходимо выбрать скорость резания, за которую принимают скорость v_ск бокового скольжения зубьев шевера относительно зубьев шевингуемого колеса.

На рис. 3.66, в показаны начальные цилиндры 1 шевера и 2 обрабатываемого колеса. ОА и ОВ – векторы окружных скоростей соответственно шевера и колеса; ОЕ – линия соприкосновения зубьев; φ₁ и φ₂ – углы наклона зубьев; δ – угол скрещивания осей. Проекции окружных скоростей на линию ОС, перпендикулярную к линии зуба, должны быть АЕ = BD = CO. Тогда,

ОА cos φ₁ = OB cos φ₂.

Скорость бокового скольжения

v_ск= OD - OE = OB sin φ₂ – OA sin φ₁.

Подставляя OB = OA (cos φ₁/cos φ₂), получим

Таким образом, скорость резания при шевинговании пропорциональна синусу угла скрещиваниея осей шевера и колеса.

Если у колеса прямые зубья, т.е. φ₂ = 0 и cosφ₂ =1, то φ₁ = δ. Тогда

v_ск = v sin δ.

Пример. Допустим при шевинговании прямозубого колеса окружная скорость шевера v = 120 м/мин, угол скрещивания осей δ=15^о. Тогда, скорость резания

v_ск = 120 sin 15^о ≈ 31 м/мин.

Зная диаметр шевера и скорость резания можно определить круговую частоту вращения шевера:

РП для гитары i_v:

n_м1 мин^-1 → n_ш мин^-1.

УКЦ для расчетной цепи, совпадающей с внешней свяью:

n_ш = n_м1 i₀₁ ( i_v=а/б),

где i₀₁ – произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи.

ФН:

i_v = n_ш/с₁,

где с₁ – константа, равная примерно 140.

Гитара i_s: При зубошевинговании под подачей s_пр понимают величину перемещения продольного стола за один оборот заготовки. При минутной подаче s_м и частоте вращения заготовки п_з

s _пр = s_м/п_з или s_м = s_пр п_з,

где п_з = п_ш (z_ш/z_з).

РП:

п_м2 мин^-1 → s_м мм/мин.

УКЦ:

s_м = n_м2 i₀₂( i_s= а₁/б₁) t_ТВ.

ФН:

i_s = s_м / с₂,

где с₂ - константа, равная 110.

Настройка на радиальную подачу врезания. Эта подача осуществляется в конце каждого хода продольного стола.

Угол поворота кулака 25 ограничивается винтами-упорами, расположенными в шахматном порядке и опирающимися на собачку 26, которая перебрасывается гидроцилиндром 29. Кулак имеет ступеньки по торцу с перепадом 1,45 мм, т.е. при повороте кулака на минимальный угол 12^о шток-рейка гидроцилиндра 30, упирающийся в площадку кулака, получает возможность перемещения на 1,45 мм. Тогда, РП: