Методы отделочной обработки цилиндрических колес

К методам отделочной обработки зубчатых колес от­носят: шевингование, зубошлифование, зубохонингование, притирку и прикатку.

Шевингование применяют для обработки зубчатых ко­лес твердостью до HRC 30...32 с целью получения поверх­ности зубьев 6...7-й степеней точности с шероховатостью Д, = 1,25...0,63 мкм. Этот метод используется при всех ти­пах производств, когда требуется получение высокой степе­ни точности.

Шевингование пригодно для термически не­обрабатываемых и закаливаемых колес до их термической обработки и выполняется на шевинговальных станках.

В качестве инструмента при шевинговании применяют дисковые шеверы, которые представляют собой режущее зубчатое колесо с прорезанными на боковых сторонах каж­дого зуба канавками (рисунок 3.70). Эти канавки образуют режущие кромки, кото­рые и срезают тончай­шую стружку. Для осу­ществления обработки оправку с обрабатывае­мой заготовки закрепля­ют в центрах стола стан­ка, а шевер располагают над зубчатым колесом под углом, образуя с ко­лесом винтовую пару со скрещивающимися ося­ми (рисунок 3.71).

	Рисунок 3.71 - Схема обработки зубьев колес дисковым шевером: 1 - дисковый шевер, 2 - за­готовка; VШ - скорость шевера, VД – скорость заготовки, SПР - продольная подача (с ре­версированием) стола, SВ - вер­тикальная подача стола
Рисунок 3.70 – Дисковый шевер

Шевингование выполняют при вращательном движе­нии шевера 1, находящегося в защеплении с обрабатыва­емым зубчатым колесом 2 и возвратно-поступательном движении заготовки вместе со столом S_ПР. Для равномер­ного снятия стружки по всему профилю зуба стол станка получает вертикальное перемещение S_B на 0,02 ...0,04 мм на каждый ход стола. После окончания каждого хода шевер получает вращение в обратную сторону и обраба­тывает другую сторону зуба. Число ходов - 4...6 при пред­варительной обработке и 2...4 - при окончательной. Про­дольная подача стола S_пр = 0,15...0,3 мм на один оборот заготовки. Окружная скорость шевера составляет около 100 м/мин. Шевингование повышает точность предвари­тельно обработанного колеса на 1...2 степени точности.

Зубошлифование используют для отделочной обработ­ки зубьев термически обработанных колес. Оно обеспечи­вает получение 5...7-й степеней точности зубьев и шеро­ховатость R_a = l,25...0,63 мкм. Шлифование осуществляют по схеме копирования профиля инструмента или по схе­ме обкатки (рисунок 3.72).

При использовании схемы копирования (рисунок 3.72, а) профиль шлифовального круга затачивают соответствую­щим форме впадин колеса. После шлифования каждой впадины обрабатываемое колесо поворачивают на угол деления (один зуб) для обработки следующей впадины.

На схеме обкатки основаны несколько технологичес­ких методов (рисунок 3.72, б, в, г). В этих методах воспроизво­дится зубчатое зацепление пары рейка - зубчатое колесо. Инструментом является воображаемая рейка, боковые сто­роны зуба которой образованы абразивными кругами. Шлифовальные круги получают вращательное движение (главное движение) и движение обкатки, а заготовка вы­полняет возвратно-поступательное движение.

Схема обкатки складывается из двух движений: вра­щения заготовки вокруг своей оси и поступательного дви­жения вдоль воображаемой рейки. В результате этих дви­жений заготовка без скольжения перекатывается по вооб­ражаемой рейке, а зерна абразивных кругов производят съем металла с поверхностей зубьев.

Рисунок 3.72 – Схемы шлифования зубьев колес: а – фасонным кругом (метод копирования), б – дисковым кругом, в – тарельчатыми кругами, г – абразивным червяком, VИ – скорость червяка, VД – скорость заготовки, SP – радиальная подача, SПР – продольная подача

Абразивному червяку (рисунок 3.72, г) в процессе обработ­ки сообщают два

движения: вращательное вокруг оси (v_Р - 20...30 м/с) и поступательное - вдоль оси заготов­ки (движение подачи) с подачей S_ПР, равной 0,6 мм/об колеса. Зубчатое колесо получает вращение вокруг своей оси v₃, согласованное с вращением абразивного червяка, и периодическое радиальное движение подачи S_p.

Шлифование абразивным червяком обладает высокой производительностью и обеспечивает при обработке однозаходным червяком 6-ю степень точности, двухзаходным - 7-ю степень точности. Достигаемая шероховатость поверхности обработанных зубьев - R_a = 0,8...0,1 мкм.

Зубохонингование применяют для чистовой отделки зубьев, как правило, закаленных цилиндрических колес внешнего и внутреннего зацеплений. Процесс осуществ­ляют на зубохонинговальных станках с помощью зубча­того абразивного инструмента - хона.

Зубчатые хоны представляют собой прямозубые или косозубые колеса, обычно состоящие из стальной ступи­цы и абразивного венца того же модуля, что и обрабаты­ваемое колесо. Частота вращения хона 180...200 мин ^-1, скорость подачи стола 180...210 мм/мин. Время хонингования зубчатого колеса 30...60 с.

Хонингование позволяет уменьшить параметры шеро­ховатости и тем самым повысить долговечность зубчатой передачи. Достигаемая шероховатость R_a - 0,2...0,1 мкм. Припуск на хонингование - 0,025...0,05 мм.

Обработку хоном производят после термической об­работки зубчатого колеса. Оси хона и заготовки при об­работке скрещены, как и при шевинговании, но при этом отсутствует радиальная подача. Установленное в центрах зубчатое колесо совершает кроме вращательно­го (реверсируемого) возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.

Притирка широко применяется для окончательной отделки зубьев после их термической обработки вместо шлифования. Притирка получила большое распростране­ние в тех отраслях машиностроения, где требуется изго­товление точных зубчатых колес (автомобилестроение и др.)- Процесс притирки заключается в том, что обраба­тываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугун­ными шестернями-притирами, приводимыми во вращение и смазываемыми пастой, состоящей из смеси мелкого аб­разивного порошка с маслом. Помимо этого обрабатывае­мое зубчатое колесо и притиры имеют в осевом направле­нии возвратно-поступательное движение друг относительно друга: такое движение ускоряет процесс обработки и по­вышает ее точность. Движение в осевом направлении при­дается притираемому зубчатому колесу.

Притирочные станки изготовляют с параллельными (рисунок 3.73, а) и со скрещивающимися (рисунок 3.73, б) осями притиров. Наибольшее распространение получили прити­рочные станки, работающие со скрещивающимися осями притиров, устанавливаемых под разными углами; один притир часто устанавливают параллельно оси обрабатываемого зубчатого колеса. При таком расположении при­тиров зубчатое колесо работает как в винтовой передаче, и путем дополнительного осевого перемещения притираемого зубчатого колеса притирка происходит равномерно по всей боковой поверхности зуба. Притираемое зубчатое колесо получает вращение попеременно в обе стороны для равномерной притирки обеих сторон зуба, а необхо­димое давление на боковой поверхности зубьев во время притирки создают гидравлическими тормозами, действую­щими на шпиндели притиров.

Помимо вращения попеременно в разных направле­ниях со скоростью 30...60 м/мин притирам сообщают воз­вратно-поступательное движение в осевом направлении 60... 70 перемещений в минуту. Припуск на притирку со­ставляет 0,02...0,05 мм.

Шероховатость поверхности достигает R_a = 0,1 мкм, а степень точности - 6...7-я степень.

Рисунок 3.73 – Схемы притирки зубьев цилиндрических зубчатых колес:

а – с параллельными осями притиров, б – со скрещивающими осями притиров,

1, 2, 4 – притиры, 3 – заготовка

Притиркой практически нельзя исправить погрешно­сти зубчатого колеса, поэтому при наличии значительных погрешностей зубчатые колеса необходимо предваритель­но шлифовать, а затем притирать.

Прикатывание незакаленных зубчатых колес произ­водят в масляной среде без абразивного порошка в паре с одним или несколькими закаленными колесами-эталона­ми, изготовленными с высокой точностью. В результате давления зубьев колес-эталонов и возникающего при этом наклепа сглаживаются неровности на обрабатываемых поверхностях зубьев.

Ввиду того, что при прикатывании профиль и шаг зуба не исправляются, а в ряде случаев даже происходит искажение профиля и создаются дополнительные внут­ренние напряжения, увеличивающие искажения профи­ля при последующей термической обработке, этот способ отделки применим для зубчатых колес, не требующих высокой точности, а также для колес, не подвергающих­ся термической обработке.

С целью предотвращения задиров при прикатывании используют жидкость, состоящую из 80% керосина и 20% машинного масла. Прикатыванием можно производить окончательную обработку зубьев неответственных колес взамен шевингования.

Прикатывание применяют для закаленных и незака­ленных колес. Закаленные колеса прикатывают в течение 5...15 с при радиальной нагрузке до 1500 Н.

Превышение требуемого времени прикатывания мо­жет привести к ухудшению качества рабочих поверхно­стей зубьев. Незакаленные колеса прикатывают в тече­ние 1...2 мин, при этом достигается образование накле­панного поверхностного слоя и повышение долговечности колес.

Зубозакругление. В современных машинах часто при­меняют зубчатые колеса, которые переключают в процес­се работы машины без остановки движения (коробки ско­ростей станков, автомобилей и т. д.).

Рисунок 3.74 – Профиль закругляемого зуба и схема его обработки (а) и конструкция режущего инструмента (б): 1 – пальцевые фрезы, 2 – коронная фреза

Чтобы устранить удары и выкрашивание кромок при переключении зубчатых колес, зубья закругляют специ­альными фрезами на зубозакругляющих станках.

Профиль закругляемого зуба на зубчатом колесе и траектория движения инструмента при обработке показа­ны на рисунке 3.74, а. На рисунке 3.74, б приведены конструкции фрез для закругления зубьев колес: пальцевые фрезы 1 и коронная фреза 2.