Лекция № 13, 14, 15 – 6 часов

Тема: Технология изготовления зубчатых колёс

План лекции:

• служебное назначение, конструктивная характеристика деталей и технические условия на их изготовление;

• материалы и способы получения заготовок деталей зубчатых и червячных передач;

• обработка отверстий ЗК;

• обработка зубьев цилиндрических ЗК;

• нарезание зубьев конических ЗК;

• нарезание зубьев червячных зубчатых колёс;

• нарезание червяков;

• примеры маршрута изготовления зубчатых колёс;

• контроль зубчатых поверхностей.

Конструктивная характеристика деталей и технические

условия на их изготовление

Детали зубчатых и червячных передач служат для передачи крутящего момента от одного вала к другому с параллельными и перекрещивающимися осями этих валов.

Конструкция этих деталей непосредственно связана с их служебным назначением.

Рисунок 1 – Основные типы зубчатых колес

Детали зубчатых и червячных передач должны изготовляться с соблюдением определенных технических требований:

1. Точность базового отверстия до нарезания зубьев – 7 IT, а для прецизионных ЗК – 5 – 6 степени точности по 5 – 6 IT с шероховатостью Ra = 0,3 ... 0,6 мкм.

2. Допуски на изготовление ЗК задают в зависимости от степени точности ЗК по ГОСТ 1643 - 81

3. Допуск на радиальное биение зубчатого венца F_r колеса устанавливается в зависимости от степени точности, делительного диаметра и модуля ЗК (m = 3,5 – 6, Ø 50 – 125 мм, биение – 0,019 мм для 5-й степени точности, для 6-й – 0,03 мм, для 7-й – 0,042 мм, для 8-й – 0,053 мм и т.д.)

4. Допуск на накопленную погрешность шага F_p по зубчатому колесу с диаметром делительной окружности 80 – 20 мм и модулем 1 – 6 мм для 5-й степени точности – 0,022 мм, для 6-й – 0,034 мм, для 7-й – 0,048 мм, для 8-й – 0,067 мм.

5. Обеспечение перпендикулярности торца к оси отверстия (по таблицам в зависимости от Ø и степени точности)

6. Биение окружности выступов для колёс диаметром 50 – 200 мм не более 0,015…0,030 мм для 6 – 7 степени точности

7. Биение по торцам колес перед окончательным шлифованием зубьев для 5-й степени точности – не более 0,003 мм, для 6-й – 0,005 мм.

8. По шероховатости боковая поверхность зубьев колес должна изготавливаться с Ra = 0,6 ... 1,2 мкм, червяков – Ra = 0,2 ... 0,4 мкм.

Наибольшее распространение получили зубчатые колеса 5 ... 8-й степеней точности, для которых рекомендуется частота вращения 2,5 ... 40 м/с.

Зависимость степени точности, параметра шероховатости Ra, частоты вращения и величины пятна контакта зуба (h и /) показана в таблице

Частота вращения, м/с	Степень точности	Ra, мкм	Пятно контакта, %, не менее
			по высоте h	по длине l
До 2,5	8	1.6 – 0,8	40	50
2,5—6	7 – 8	0,8 – 0,4	45 – 40	50 – 60
6 – 16	6 – 7	0,8 – 0,4	45 – 50	60 – 70
16 – 40	5 —6	0,4 —0,2	50 – 55	70 – 80

Рисунок 2 – Пятно контакта при бочкообразной форме зуба

При изготовлении зубчатых колес высокой степени точности важно обеспечить заданное отклонение от перпендикулярности торца зубчатого колеса к оси его центрального отверстия до зубонарезания.

Требования по торцовому биению заготовки зубчатого колеса, мкм, обработанной до зубонарезания см. таблицу ниже.

Степень точности колеса	Радиус колеса, мм
	R 50	R 100	R 150	R 200
5	10	20	30	40
6	15	30	45	60
7	20	40	60	80
8	25	50	75	100

Материалы и способы получения заготовок деталей

зубчатых и червячных передач

В зависимости от служебного назначения цилиндрические зубчатые колеса изготавливают из конструкционных углеродистых и легированных сталей, серого чугуна, бронзы и синтетических материалов (текстолит, нейлон).

В качестве заготовок зубчатых колес служат: горячекатанный прокат, поковки, отливки (реже) для крупногабаритных и тихоходных ЗК.

Конические зубчатые колеса изготавливают из углеродистых сталей (40, 45, 15, 20), легированных (40Х, 20Х) и хромоникелевых сталей.

В качестве заготовок, в зависимости от программы выпуска, применяют поковку или круглый прокат. В массовом и крупносерийном производстве поковки выполняют с зубьями методом штамповки. Применяют также заготовки с горячей накаткой зубьев.

Для неответственных передач и при v < 2 м/с используют чугун СЧ21 и СЧ15.

В качестве заготовок червячных колес используют отливки и прокат. В крупносерийном и массовом производствах применяют литье под давлением, литье в кокиль, оболочковые формы. Для составных колес небольшого размера применяют биметаллические заготовки (отливки). Сущность процесса получения таких заготовок заключается в том, что предварительно отлитую ступицу устанавливают в форму и на нее центробежным способом заливают венец. При изготовлении особо крупных колес заготовки отливают с предварительно формованными зубьями.

Червяки изготавливают из углеродистых сталей 40, 45 и легированных сталей 40Х, 40ХН, 15Х, 15ХА, 20Х, 20ХНВА, 20ХВ.

Глобоидные червяки изготавливают из сталей марок 35ХМА, ЗЗХГН.

В качестве заготовок для червяков в крупносерийном и массовом производстве используют поковку, а в мелкосерийном и единичном – прокат.