Контрольные вопросы
Что называется деталью? Сборочной единицей?
Какие детали машин относятся к деталям общего назначения? Специального назначения? Привести примеры.
Как классифицируются детали машин по их функциональному назначению?
Как маркируются конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества, качественные, легированные конструкционные стали? Расшифровать марку стали.
Для каких деталей машин современного машиностроения применяют пластмассы? Привести примеры.
Для изготовления, каких деталей машин применяют дерево, резину, кожу?
Указания к самостоятельной подготовке
Изучить по учебнику [1]- §§0.1, 0.2, 3.10, 7.2, 8.14, 15.7, 22.2, 23.3,
Ознакомиться с деталями машин общего назначения по натурным образцам в лаборатории и их конструкцией по чертежам атласа [3].
Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Лабораторная работа № 2
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ ОБКАТКИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить теоретические основы нарезания эвольвентного профиля зубьев цилиндрических зубчатых колес методом обкатки инструментальной рейкой, освоить фактический материал для проведения уроков в школе по тематике зубчатых передач.
Общие сведения
Заготовки зубчатых колес получают литьем, ковкой в штампах или свободной ковкой в зависимости от материала, формы и размеров. Зубья колес изготавливают накатыванием, нарезанием, реже литьем.
Накатывание зубьев применяется в массовом производстве. Стальную цилиндрическую заготовку нагревают токами высокой частоты до температуры пластического состояния (около 1200º), а затем обкатывают между колесами-накатниками. При этом на заготовке выдавливаются зубья.
Рис. 1 Нарезание зубьев: методом копирования (а, б),
методом обкатки (в, г)
Существуют два метода нарезания зубьев: копирование и обкатка. Метод копирования заключается в прорезании впадин между зубьями модульными фрезами: дисковыми (рис.1а) или пальцевыми (рис.1б). Профиль впадины представляет собой копию профиля режущих кромок фрезы. Метод копирования - малопроизводительный, применяется преимущественно в ремонтном деле.
Нарезание зубьев методом обкатки основано на воспроизведении зацепления зубчатой пары, одним из элементов которой является режущий инструмент - червячная фреза (рис.1г), реечный долбяк-гребенка или инструментальная рейка (рис.1в). Метод обкатки является более прогрессивным, чем метод копирования.
Наиболее производительным и качественным является нарезание зубьев червячной фрезой. Червячная фреза имеет в осевом сечении форму инструментальной рейки. При нарезании зубьев заготовка и фреза вращаются вокруг своих осей, обеспечивая непрерывность процесса.
Зубья точных зубчатых колес после нарезания подвергают доводке: шевингованию, шлифованию, притирке и обкатке.
Шевингование применяют для тонкой обработки незакаленных колес. Выполняют инструментом - шевером, имеющим вид зубчатого колеса с узкими канавками на поверхности зубьев. Вращаясь в зацеплении с обрабатываемым колесом, шевер снимает режущими кромками канавок волосообразные стружки с зубьев колеса.
Шлифование применяют для обработки закаленных зубьев. Выполняют шлифовальными кругами способом копирования и обкатки.
Притирку используют для отделки закаленных зубьев колес. Выполняют притиром - чугунным точно изготовленным колесом с использованием притирочных абразивных паст.
Обкатка применяется для сглаживания шероховатостей на рабочих поверхностях зубьев незакаленных колес. В течение 1...2 мин. зубчатое колесо обкатывается под нагрузкой с эталонным колесом большой твердости.
Инструментальная рейка - наиболее простой, дешевый и точный инструмент. В процессе нарезания заготовка 2 вращается вокруг своей оси, а инструментальная рейка 1 совершает возвратно-поступательное движение параллельно оси заготовки и поступательное движение параллельно касательной к ободу заготовки (рис. 1)
В процессе обкатки при движении рейки вниз (рабочий ход) заготовка остается в одном положении, затем рейка идет вверх (холостой ход), заготовка поворачивается вокруг своей оси, а рейка при этом перемещается на определенное расстояние параллельно касательной к ободу заготовки. Нарезание зубьев методом обкатки позволяет получить широко применяемый эвольвентный профиль зубьев. Эвольвентой (или разверткой окружности) называется плоская кривая, описываемая любой точкой прямой, катящейся по окружности без скольжения. Эта окружность называется основной.
Рассмотрим зацепление нарезаемого колеса с рейкой, которую можно представить как частный случай зубчатого колеса с диаметром -> ∞ и числом зубьев Z-> ∞ (рис. 2).
При увеличении до бесконечности числа зубьев колеса получается так называемая основная рейка. В связи с необходимостью обеспечения радиального зазора при эксплуатации зубчатых колес, контур инструментальной рейки отличается от контура основной рейки, дающей беззазорное зацепление, высотой головки зуба рейки; увеличенной на С. Эта, избыточная высота зуба не участвует в формировании эвольвентой части профиля зуба нарезаемого колеса.
Профиль инструментальной рейки стандартизирован. Линия, по которой толщина зуба рейки равна ширине впадины - называется средней линией исходного контура. Зуб рейки в этом случае делится средней линией пополам. Расстояние между одноименными точками профиля зубьев исходного контура, измеряемое параллельно средней линии, представляет собой шаг рейки. По высоте зуба рейки он в любом месте будет одинаков. Толщина зуба и ширина впадины, измеренные по средней линии исходного контура, равны половине шага. В соответствии с основной теоремой зацепления, линия N-N, называемая линией зацепления, проходит через точку П называемую полюсом. Для находящихся в зацеплении колеса и рейки через точку П можно провести так называемую начальную окружность и начальную прямую, перекатывающиеся друг по другу без скольжения.