7. Технологические требования к конструкциям зубчатых колес

К онфигурацию зубчатого колеса следует создавать из сочетания поверхностей простых геометрических форм. Несимметричное расположение элементов колеса и резкие переходы в конструкции приводят к повышенной деформации зубьев при термической обработке (рис. VI.117, б). Термическая обработка колеса, показанного на рис. VI.117, а, не вызывает значительной деформации его зубьев.

Нарезание зубчатых колес с двусторонней ступицей одновременно на нескольких заготовках (рис. VI.117, в) вследствие нетехнологичности конструкции приводит к увеличению рабочего хода инструмента. Форма зубчатого колеса, приведенная на рис. VI.117, г, дает возможность рационально нарезать колеса «пакетами».

При конструировании многовенцовых колес, а также колес с буртиками расстояние между венцами необходимо увязывать с диаметром фрезы, обеспечивая ей при нарезании колеса свободный выход (рис. VI.117, д). В конструкции колеса, приведенной на рис. VI.117, е, расстояние для выхода фрезы недостаточно.

При конструировании зубчатых колес следует также учитывать, что при нарезании блочных колес на зубофрезерных станках расстояние между зубчатыми венцами пришлось бы значительно увеличить для выхода фрезы (рис. VI.117, ж). При нарезании зубчатых колес на зубодолбежном станке расстояние для выхода долбяка может быть значительно уменьшено (рис. VI.117, з).

Глава 11. Обработка заготовок на шлифовальных станках

1. Характеристика метода шлифования

Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием абразивными кругами. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал. С заготовки срезается очень большое число тонких стружек (до 100 млн. за 1 мин). Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может, но производит работу трения по поверхности резания.

Шлифовальные круги работают успешно на очень больших скоростях — до 30 м/с и более. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно.

В зоне резания выделяется большое количество теплоты. Мелкие частицы обрабатываемого материала, сгорая, образуют пучок искр, либо оплавляются. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку значительное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект менее ощутим, чем при обработке металлическим инструментом.

Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств поверхностных слоев обрабатываемого материала. Так образуется дефектный поверхностный слой детали. Для уменьшения тепловых эффектов материал шлифуют при обильной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.

Шлифование распространено очень широко. С его помощью можно производить чистовую и отделочную обработку деталей с высокой точностью. Обработке подвергают самые разнообразные материалы, а для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. В отдельных случаях шлифование по эффективности соперничает с фрезерованием и точением.

2. Режим резания. Силы резания

Для формообразования любой поверхности шлифованием необходимо несколько движений: вращательное круга и относительные перемещения по координатным осям (рис. VI.118), которые могут быть заменены также вращательным движением вокруг осей.

Для рационального ведения шлифования необходимо назначать оптимальные режимы резания.

Скорость резания (в м/с) равна окружной скорости периферии шлифовального круга:

где п_к — частота вращения круга, об/мин; D_к — наружный диаметр шлифовального круга, мм.

П одачами являются перемещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Выражения и размерности подач определяются схемами шлифования. Глубина резания t (в мм) определяется толщиной слоя материала, срезаемого за один ход.

Оптимальные режимы резания выбирают по справочным данным.

Д ля расчета элементов шлифовальных станков, конструирования приспособлений для работы на них, оценки расчетным методом точности обработки и решения других технологических задач необходимо знать силы резания. Силу резания Р, возникающую при шлифовании в зоне контакта круга и заготовки, для удобства расчетов разлагают по координатным осям на три составляющие (рис. VI.119): тангенциальную Р_z, радиальную Р_у и осевую Р_х. Составляющую Р_у используют в расчетах точности обработки, Р_х необходима для проектирования механизмов подач шлифовальных станков, по Р_z определяют мощность электродвигателя шлифовального круга.

Силы можно определять по справочным данным в зависимости от конкретных условий шлифования. Одним из основных условий является режим резания. Необходимо также знать характеристики круга и заготовки. Силы можно определять по эмпирическим фор­мулам. Для составляющей силы резания Р_z (в Н) используют формулу вида

P_z=Cp_zv^a_загs^b_прt^c

Коэффициент Ср_z и показатели степени а, b и с также обусловливаются условиями шлифования: v_заг = s_кр. Радиальная составляющая силы резания P_y=kP_z, где k — коэффициент (k > 1).

Мощность электродвигателя (в кВт), приводящего во вращение шлифовальный круг,

мощность (в кВт) электродвигателя для вращения заготовки , где ₁ и ₂ — соответственно к. п. д. кинематических цепей передачи вращения кругу и заготовке.