Технология накатки зубчатых колес

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. Технология горячего накатывания.

2. Разработка техпроцесса горячего накатывания.

3. Инструмент для горячего накатывания.

4. Оборудование для горячего накатывания.

Номенклатура зубчатых колес, используемых в различных отраслях народного хозяйства, составляет 20000 наименований. Ежегодно производится около 600 млн. зубчатых колес.

Формообразование зубьев - наиболее трудоемкая операция в техпроцессе изготовления зубчатых колес, на ее выполнение резанием затрачивается 60 % общего времени, отходы достигают 20 %.

Внедрение в машиностроении техпроцессов и оборудования для накатывания зубчатых колес обеспечивает повышение производительности труда в 5-20 раз и экономию металла на 10-15 % по сравнению с обработкой резанием, что позволяет существенно сократить ста­ночный парк и высвободить десятки тысяч рабочих. Отечественной промышленностью освоен выпуск некоторых моделей оборудования, позволяющего выполнять черновые горячее формообразующее накатывание крупно модульных зубчатых колес ( мм), холодное формообразующее накатывание мелкомодульных зубчатых колес ( мм) и калибровку мелко и среднемодульных цилиндрических зубчатых колес.

Однако большая часть номенклатуры продолжает изготовляться резанием.

По назначению способы накатывания цилиндрических зубчатых колес можно подразделить на следующие виды:

- горячее формообразующее - для получения точных заготовок зубчатых колес;

- холодное формообразующее - для получения чистового зубчатого венца;

- калибрующее (чистовое) - для улучшения параметров шероховатости поверхности и точности зубьев.

1. Технология горячего формообразующего накатывания

Процесс заключается в формовании зубьев на нагретой заготовке при обжатии ее вращающимися зубчатыми накатниками. Скорости вращения устанавливаются таким образом, чтобы они были как при зацеплении накатников с уже накатанной шестерней. Эти скорости обеспечивают получение требуемого профиля на зубьях заготовки и поддерживаются во время накатывания жесткостью кинематической связи между накатниками и заготовкой.

Процесс может осуществляться 2-мя способами:

1. с осевой подачей заготовки (прутковое или продольное накатывание);

2. с радиальной подачей (штучное или поперечное накатывание).

Прутковое накатывание применяется при изготовлении зубчатых колес с модулем до 3 мм в горячем состоянии и с до 1.5 мм - в холодном. Зубчатые колеса с более крупным модулем в горячем состоянии изготовляются штучным накатыванием.

Осевая подача заготовки. При этом способе накатывания заготовка прокатывается между 2-мя вращающимися накатниками. Зажатая в суппорте заготовка, представляющая собой набор сложенных стопой дисков подается в накатники.

Заготовка захватывается с помощью заходных конусов. До этого заготовка проходит кольцевой индуктор, в котором нагревается до 1150...1200 °С.

На верхнем зажиме суппорта укреплена делительная шестерня, модуль и число зубьев которой равны значениям этих параметров на накатываемой шестерни. Делительная шестерня находится в зацеплении с накатниками и сообщает заготовке вращение в начальный период ее накатывания. При перемещении заготовки делительная шестерня постепенно выходит из зацепления с накатниками, а нужная частота вращения заготовки поддерживается сформированными на ней зубьями.

Накатывание производится при скорости осевого перемещения 6...8 мм/с. Температура после накатывания 800...850°С. Во избежание коробления шестерни необходимо помещать в термостат для медленного остывания.

Если к шестерням не предъявляются высокие требования по точности, то они могут быть использованы без дополнительной обработки зубьев. В этом случае окончательная обработка накатанных шестерен заключается в растачивании посадочных отверстий, снятии фасок, удалении заусенцев и протягивании шпоночных пазов.

Для повышения точности размеров применяется дополнительная механическая обработка по зубу (чистовое фрезерование, шевингование, шлифование).

Предварительная механическая обработка исходных заготовок перед накатыванием заключается в получении посадочного отверстия, проточке торцов и наружного диаметра. Затем заготовки собираются на гладкой цилиндрической оправке в пакеты, которые устанавли­ваются в центральном суппорте стола.

Радиальная подача заготовки. При накатывании с радиальной подачей инструмента заготов­ка устанавливается и зажимается стаканами, расположенными между зубчатыми накатниками, модуль которых равен модулю накатываемого зубчатого колеса. Нагрев ТВЧ до 1150...1200 °С на глубину 2-3-х модулей осуществляется при помощи секторного индуктора, расположенного на стане.

Включение индуктора и вращение заготовки производится одновременно. После нагрева заготовки включается вращение накатников и начинается их перемещение к заготовке.

Зубья накатников, вдавливаясь в тело заготовки, вытесняют металл из впадин, формул зубья. В процессе накатывания валки непрерывно перемещаются, поэтому профиль зубьев образуется в каждый момент времени при межцентровом различном расстоянии и только после прекращения подачи профиль получает окончательную форму.

Накатники имеют ограничительные диски, диаметр которых нес­колько больше диаметра окружности выступов валка.

Способом накатывания с радиальной подачей можно получать шестерни с прямыми, косыми, и шевронными зубьями наружного и внутреннего зацепления с неограниченными по величине модулями.

Этот способ более универсален, чем первый, но уступает по производительности и точности. Наиболее выгодно способ применять для крупномодульных цилиндрических зубчатых колес.

На первом переходе осуществляется обкатка штампованной заготовки в гладких обкатниках с ребордами для получения необходимых размеров по диаметру и ширине венца. Заготовка нагревается в индукторе до температуры накатывания и обжимается по наружному диаметру до заданного размера вращающимися гладкими обкатниками. Торцовые поверхности калибруются боковыми ребордами, а внутренняя поверхность обода принимает форму стаканов зажимного механизма. Излишки металла вытесняются в облой.

Второй переход заключается в накатывании до полного оформления зубьев и последующего их калибрования.