3. Инструмент для горячего накатывания
Инструментом служат зубчатые накатники (валки), конструкция которых зависит от способа накатывания и размеров накатываемого зубчатого колеса.
При расчете параметров накатников необходимо учитывать термические изменения их размеров.
Распределение температуры по сечению заготовки носит сложный характер и зависит от многих факторов.
Точный расчет изменений размеров заготовки и накатников затруднителен, поэтому при расчетах используют экспериментальные данные и принимают следующие допущения:
- накатник нагревается равномерно;
- при расчете размеров используют принятый для данного материала коэффициент линейного распределения;
- при накатывании с припуском по зубу температурное расширение не учитывают;
- температура применения размеров зубьев заготовки подчиняются закону линейного расширения.
Расчетные размеры накатников проверяются на нескольких заготовках и при необходимости корректируются.
В комплект инструмента для накатывания с осевой подачей входят накатники и делительная шестерня. Для облегчения захвата заготовки входной части накатников придают конусную форму (заборный конус).
Эта часть накатника обеспечивает деление заготовки на заданное число зубьев и производит их формирование. Окончательные размеры зубьев получают в цилиндрической калибрующей части валка.
Делительная шестерня имеет те же размеры, что и накатываемое колесо, за исключением наружного диаметра, который берется на 0.3...0.4 мм меньше диаметра накатываемого колеса.
Наружный диаметр накатника при нулевом значении коэффициента коррекции зубьев и припуска под последующую обработку может быть определен с достаточной для практических расчетов точностью:
.
(8)
Для накатывания
цилиндрических зубчатых колес с
прутковым способом используются
накатники типа
малого диаметра и типа
- большого диаметра.
В комплект инструмента для накатывания с радиальной подачей входят рабочие накатники гладкие, зубчатые и ограничивающие диски.
Проектирование рабочего инструмента начинается с определения наружного диаметра зубчатого накатника
.
(9)
Диаметр ограничивающих дисков принимается
.
(10)
Для облегчения выхода зубьев шестерни из дисков на последних делаются уклоны 3...6°.
Диаметр гладкого обкатника определяется из условия равенства окружных скоростей инструмента и заготовки в конце обкатывания.
.
(11)
Величина выпуклости
в середине обкатника зависит от модуля
и ширины накатываемых колес при
= 5...7 мм, она составляет 0.5...2 мм. Ширина
цилиндрических поясков у торцов
составляет
общей
ширины заготовки.
Материалом накатного
инструмента может быть среднеуглеродистые,
высокохромистые стали, легированные
,
.
Стойкость инструмента 2500...4000 зубчатых
колес.
Зубья накатников не шлифуются, их размеры окончательно получаются на зубофрезерных станках, а необходимые параметры шероховатости получают путем полирования.
Недостаточная точность накатанных зубчатых колес обусловлена тем, что при формоизменении исходной заготовки прочность нагретого металла невелика, поэтому все неточности изготовления инструмента, его установки, погрешность кинематической цепи стана, деформация его узлов вносят целую систему погрешностей, которые переносятся на элементы зубчатого зацепления.
Радиальная подача инструмента позволяет осуществлять предварительную операцию получения зубчатого венца. Окончательной операцией может быть горячая калибровка или точное зубофрезерование.
Способ накатывания с осевой подачей имеет следующие преимущества по сравнению с радиальной:
- короткая кинематическая цепь между заготовкой и инструментом обеспечивает большую точность накатываемого профиля;
- более высокая производительность при накатывании заготовок стопами;
- большая стабильность наружного диаметра, т.к. накатывание происходит при постоянном межцентровом расстоянии;
- более низкие давления металла на валики и крутящий момент, т.к. деформация происходит не одновременно по всей ширине накатников.
Однако происходит значительное осевое течение металла на торцы детали, образуется заусенец. Необходимо усложнять форму исходной заготовки.
Накатывание с осевой подачей целесообразно применять в качестве конечной операции или как предварительную перед холодной калибровкой.