3.10 Нарезание и отделка зубчатых колёс.

Типовой технологический процесс изготовления зуб­чатых колес состоит из четырех этапов: механической об­работки заготовок до зубообразования, зубообработки, термической обработки и отделочной обработки зубча­того венца.

Механической обработкой получают центральное от­верстие и наружный контур, а также базовый (опор­ный) торец заготовки необходимые для нарезания и отделки зубчатого колеса. Технология получения заготовок зубчатых колес определяется их формой и размерами, требованиями по точности, масш­табом производства и видом термической обработки.

Нарезание зуб­чатых колес можно вести методом копирования или методом обката.

Сущность метода копирования - профиль впадин между зубьями нарезаемого колеса является копией профиля режущих кромок инструмента. К основным инструментам, работающим по методу копирования, относятся дисковые и пальцевые модуль­ные фрезы.

а б

рис. 45

Принцип их ра­боты заключается в том, что фреза прорезает впадину между зубьями (как правило, за несколько проходов), после чего заготовка по­ворачивается с помощью делительной головки на 1/z часть окружности (где z - число зубьев нарезаемого колеса) и про­резается следующая впадина (рис. а – дисковой, б – пальцевой фрезой). Работа выполняется на универсально-фрезерных станках. Модульные фре­зы подразделяются по номерам (кроме деления по модулям) и выпускаются наборами. Каждая фреза, входящая в набор, используется для нарезания нескольких колес, число зубьев которых находится в заданном интервале. При этом профиль впадины только одного колеса (с наимень­шим числом зубьев) будет точно соответствовать требуемому эвольвентному профилю. Колеса с другими числами зубьев будут нарезаться этой фрезой с некоторыми погрешностями профиля. К недостаткам данного способа относится и низкая производительность. Однако способ прост, не требует использования специальных станков и находит применение в единичном производстве и при ремонтных работах.

Сущность метода обкатки заключается в том, что в процессе нарезания зубьев воспроизводится зацепление извест­ных зубчатых пар (двух зубчатых колес, червячного колеса и червяка, зубчатого колеса и рейки) с наложением некоторых дополнительных движений. При этом один из элементов зубчатой пары представлен в виде заготовки нарезаемого колеса, другой трансформирован в режущий инструмент. Метод обкатки характеризуется высокой производительностью, воз­можностью одним инструментом обрабатывать колеса (одного модуля) с разным числом зубьев (так как профиль инструмента не зависит от числа зубьев нарезаемого колеса), высокой точностью. К наиболее распространенным инструментам, ра­ботающим по методу обкатки, относятся червячные модульные фрезы.

Нарезание зубчатых колес червячными модульными фрезами основано на имитации зацепления пары червяк - червячное колесо.

а б

рис. 46

Червячная модульная фреза представляет собой червяк с прорезанными продольными стружечными канавками. В ре­зультате этого образуются режущие зубья, которые путем затылования и заточки получают необходимые углы. При нарезании прямозубых цилиндрических колес (рис. 46 а) ось фрезы устанавливается относительно плоскости, перпендикулярной оси детали под углом φ, равным углу подъема винтовой линии фрезы ω_д. Для нарезания червячных колес ось фрезы устанав­ливают горизонтально φ = 0 (рис. б), т. е. перпендикулярно оси нарезаемого червячного колеса. В процессе обработки фреза получает вращательное движение I вокруг своей оси (главное движение) и поступательное движение - II (движение подачи). Подача имеет вертикальное направление при нареза­нии цилиндрических колес и радиальное - при нарезании червячных колес. Заготовка, закрепляется на станке, при нарезании цилиндрических прямозубых и червячных колес получает только вращательное движение III вокруг своей оси, согласованное с вращением червячной фрезы (движение деле­ния). Условие согласования вращения фрезы и заготовки вытекает из условия работы червячной пары.

Для повышения степени точности и снижения величины шероховатости зубчатых колес используются различные зубоотделочные операции. Наибольшее распространение среди них получили шевингование (для незакалённых колёс) и шлифование (для закалённых колёс).

Инструментом при шевинговании является шевер. Самый рас­пространённый среди них дисковый шевер. Он представляет собой зубчатое колесо, на зубьях которого прорезаны канавки. Образующиеся в ре­зультате нарезания канавок острые кромки поверхности зуба (рис. 47) шевера являются его режущими кромками.

рис. 47

Среди известных кинематичес­ких схем шевингования дисковыми шеверами чаще всего применяется шевингование с продольной пода­чей (рис. 48),

рис. 48

которое произво­дится при скрещивающихся осях шевера и зубчатого колеса. Угол скрещивания для прямозубых колёс равен углу на­клона зуба шевера. В процессе шевингования шевер 1 получает вращение от электродвигателя, колесо 2 - от шевера. Шевер прижимается к колесу. Стол с обрабатываемым колесом осуществляет возвратно-поступа­тельное движение, в результате чего происходит скольжение зубьев шевера по зубьям обрабатываемого колеса, при этом режущие кромки шевера срезают тонкие стружки с поверх­ностей зубьев обрабатываемого колеса. В конце каждого хода осуществляется радиальная подача стола с одновременным изменением направления вращения. В конце обработки выполняется несколько калибрующих ходов (без радиальной подачи).

Шлифование зубьев производится методом копирования и обкатки. При шлифовании по методу копирования рабочий профиль шлифовального круга 1 (рис. 49 а) является копией профиля впадины между зубьями.

рис. 49

При этом кругу сообщается вращательное движение I вокруг своей оси и возвратно-поступательное вдоль зуба. Подача на глубину S_р осуществляется периодически за каждый двойной ход. После шлифования каждой впадины производится поворот заготовки. При шлифовании по методу обкатки чаще всего используют шлифовальный круг (или круги). Они копируют профиль зубчатой рейки (на рисунке показано пунктиром) и обкатываются с колесом, повторяя обкатывание зубчатой рейки с колесом. В качестве режущих инструментов используются один круг с коническим профилем (рис. 49 б) или два тарельчатых (рис. 49 в). Во время шлифования круги получают вращательное I и возвратно- поступательное (вдоль зуба колеса) движения, а заготовка вращается вокруг своей оси (движение II) и одновременно прямолинейно перемещается (движение III). Поступательное движение заготовки согласовано с ее вращением так, что заготовка как бы катится по воображаемой рейке. При обкаточном движении стола в одном направлении шлифуется одна боковая поверхность зуба, затем направление обкаточного движения меняется и шлифуется вторая боковая поверхность в той же впадине. После обработки одной впадины колесо поворачивается на один зуб (осуществляется делительное движение).