1.9.3 Производство зубчатых колёс

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Классификация

1. По конфигурации зуба: цилиндрические; конические; червячные (червячная передача для передачи вращения между скрещивающимися валами).

2. По форме зуба: прямые; косозубые; шевронные.

3. По конфигурации колеса: одновенцовые (цилиндрич., конич.); многовенцовые блочные; валы-шестерни (цилиндр. и конич. с хвостов-ми).

4. По конструкции: диски; фланцы; валы.

Рис.1 Рис.2

Рис.3 Рис.4

Материал

Зубчатые колёса силовых передач - закаливаемые (цементируемые) углеродистые и легированные стали: 45, 40Х, 40ХН. Зубчатые колёса слабонагруженные - углеродистые стали 40Л, 50Л (Л - литейные марки, К - котельные), серый чугун ССЧ38-52, МСЧ2Х-48 и пластмасса, текстолит, нейлон, капрон.

Червячные колеса - бронза (БрАЖ9-4,БрОБ10-1), антифрикционный чугун (СЧ15-32, СЧ21-40) (фрикционная передача - за счет сил трения). Червяки- низкоуглеродистые и легированные стали.

Технические требования к изготовлению зубчатых колес

ГОСТ1643-81 устанавливает 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес (в порядке убывания точности: 1, 2, 3, . . ., 12,). В химическом машиностроении в основном применяют 6 . . . 9 степени точности.

Для каждой степени точности:

- норма кинематической точности (кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движения),

- норма по плавности работы,

- норма по контакту зубьев.

На конические зубчатые передачи - ГОСТ1758-81. На червячные - ГОСТ3675-81.

Заготовки зубчатых колес

C: KC,M:

Е, МС: простой конфигурации диаметром до 100 мм - резка из проката, крупные - свободная ковка и литье.

С: ковка на ковочных молотах в подкладных металлах.

КС, М: на штамповочных молотах в закрытых штампах.

Заготовки из чугуна и цветных сплавов получают литьем (можно получить зубчатые венцы 10-12 степени точности без последующей обработки. Заготовки из пластмасс - прессование и литье под давлением.

Технологический процесс изготовления зубчатых колес

Характер ТП зависит от следующих параметров:

- конструкция и размер зубчатого колеса,

- вид заготовки и материала,

- требования к точности и качественности поверхности,

- требование к качеству термической обработки,

- годовая программа выпуска.

В общем случае ТП можно разделить на 5 основных этапов:

1. Черновая и чистовая обработка заготовки (до нарезания зубьев).

2. Формообразование зубьев.

3. Отделочные операции до термической обработки (обкатка, шевингование).

4. Термическая обработка.

5. Отделочные и доводческие операции после термической обработки (шлифование,

хонингование, притирка, приработка).

1. Обработка зубчатого колеса до нарезания зубьев.

Базирование: валы, шестерни, в центрах (как у ступенчатых валов), зубчатые колеса (фланцы), по точно обработанному отверстию.

Е: обработка на токарных станках за два установа.

1) обработка отверстия и один торец.

2) установка детали на оправку и обработкаоставшихсяповерхностей.

Валы, шестерни, так же как ступенчатые валы.

E: 1. 2.

М: 1) тарельчатые зубчатые колеса диаметром 300-500 мм обрабатывают на спец. многорезцовых полуавтоматах: а) сверление прошитого отверстия: подрезка торца, чистовая обработка отверстий и шпоночного паза; б) запрессовка на оправку: предварительное обтачивание, чистовое обтачивание.

2) зубчатые колеса диаметром более 500 мм обрабатывают на карусельных станках с креплением на планшайбе (круглый вращающийся стол карусельного станка тоже планшайба).

M:

Рис.Обработка зубчатых колес до нарезания зубьев

2. Формообразование зубьев

2.1. Цилиндрические зубчатые колеса.

Методы формирования зубчатых поверхностей.

1. Нарезание зубчатых поверхностей (снятие слоя металла)

- копирование (дисковыми фрезами, концевой фрезой);

- обкатка (червячными фрезами, долбяками: а) дисковыми, б) реечными);

- зуботочение;

- протягивание.

2. Накатывание (без снятия слоя металла):

- цилиндрическими накатниками;

- плоским рейками.

Метод копирования дисковыми или концевыми модульными фрезами

Суть метода: последовательное фрезерование впадин между зубьями фасонной дисковой или концевой фрезой.

Дисковыми: набор фрез из 8 шт. (для точных зубчатых колес 15 или 26 шт.) разное число зубьев- разные размеры впадин.

Пальцевыми: нарезают зубья средне и крупномодульных (m= (t-шаг) /) цилиндрических (как правило, шевронных) колес, реек и т. д.

а) б) в)

Рис.1.

Метод обкатки

Суть: в процессе обработки воспроизводится зацепление зубчатой пары, в которой одной деталью является режущий инструмент, а другой - нарезаемое зубчатое колесо.

Два вида: червячными фрезами и долбяками.

Червячными фрезами (зубофрезерование):

- угол подъема винтовой линии витков фрезы;

- угол установа фрезы;

= - прямозубое колесо.

Если нужно косозубое колесо с углом наклона зубьев  , то угол установа фрезы:

=-- колесо и инструмент одинаковозаходные;

=+ - разнозаходные;

Зубчатое колесо с модулем до 2,5 мм - нарезают за один ход. Зубчатое колесо с модулем более 2,5 - нарезают за 2, 3 хода.

α

β¹

β¹=α-β

β

а) б) в)

Рис.2.

Долбяками:

Долбяки в виде шестерни или гребенки с таким же модулем, как и нарезаемое колесо (на специальных зубодолбежных станках). Долбяк и заготовка находятся в относительном движении зацепления. За один рабочий ход (1 оборот заготовки) нарезаются зубья с модулем m=1-2 мм. За 2 рабочих хода - m=2-4 мм. За 3 - m>4 мм

Зубодолбление - единственный метод для нарезания колес с внутренним зацеплением при средних и малых диаметрах. Обычно: (так получается более производительно) - сначала зубья нарезают на зубофрезерных станках (метод копирования), чистовая обработка, на зубодолбёжных станках.

Есть быстроходные высокопроизводительные зубодолбежные станки с числом ходов долбяка 600 - 700 в минуту.

Методы увеличения производительности зубодолбления

1. Совмещение чернового и чистового долбления - 2 или 3 долбяка.

2. Комбинированные долбяки (часть зубьев - для чернового долбления, часть - для чистового, части зубьев нет - для смены заготовок). За один оборот долбяка - черновое и чистовое долбление. Минус: только с определенным числом зубьев, поэтому КС и М.

3. Долбление копированием с помощью многорезцовой головки (совмещается и долбление, и копирование).

В Е и МС - можно долбить на долбежном или строгальном станке фасонным резцом (малопроизводительно).

Зуботочение

В качестве режущего инструмента используются резцы. При нарезании цилиндрических червячных зубчатых колес типа нарезания резьбы резцами на токарном станке.

Протягивание

Нарезают зубья больших размеров. Если нужно на целом колесе нарезать - нарезают секторами с поворотом заготовки посредством делительного механизма стола.

Накатывание

На токарном станке. С модулем m=1,5-2 - накатывание в холодном состоянии, m>2 мм (до 5) - в горячем или комбинированном (горяче-холодном) состоянии (основная деформация в горячем, а доводка- в холодном). Заготовку нагревают до 1000-1200 ^оС , время накатывания 0,5-2 мин в зависимости от m: 2-5). Для того, чтобы профиль был симметричным - накатывание сначала в одном, потом в обратном направлениии.

Плюсы применения накатывания: снижается время обработки, повышается срок службы зубчатых колес (увелич. износостойкость), накатывание в 15-20 раз производительнее нарезания, отходы - всего 3-4 % от веса заготовки.

Конические зубчатые колеса

Рис.3 Рис.4

Рис.5 Рис.6

Методы формообразования:

1. дисковыми модульными фрезами на универсально-фрезерном станке;(рис.3)

2. обкатка на зубострогальных станках;(рис.4)

3. круговое протягивание;(рис.5)

4. накатывание.(рис.6)