Процессы обработки заготовок. Часть 1. Методы механической обработки п

Помимо стремления усовершенствовать способы окончательной обработкой зубьев, изыскиваются способы заглушения шума путем подбора конфигурации коробок скоростей, применения гибких зубчатых колес из специальных сортов стали, зубчатых колес из неметаллических материалов.

Причины шума зависят не только от качества обработки зубьев, но и от качества сборки зубчатых передач, неточности изготовления корпусов и валиков, деформации валиков, несущих зубчатые колеса, смазки и т.д.

Окончательная чистовая отделка зубьев производится следующими способами: обкаткой, шевингованием, шлифованием, притиркой и приработкой.

Обкаткой называется процесс получения гладкой поверхности зубьев незакаленного зубчатого колеса путем вращения его между тремя вращающимися закаленными зубчатыми колесами (эталонами), точность которых достигает ±5 мкм. При этом достигается некоторое исправление небольших погрешностей в форме зуба. Обкатка осуществляется при обильной подаче масла в зону контакта зубьев эталонных колес с зубьями обкатываемого колеса. Как правило, в результате обкатки точность повышается примерно на одну степень точности и составляет 5–9-ю степень точности в зависимости от точности зубчатого колеса перед обкаткой.

Шевингованием (бреющим резанием) называется процесс чистовой отделки незакаленного зубчатого колеса, заключающийся в снятии (соскабливании) очень мелких волосообразных стружек, благодаря чему значительно исправляются эксцентриситет начальной окружности, ошибки в шаге, в профиле эвольвенты и в угле подъема винтовой линии.

Шевингование (или иначе шевинг-процесс) производится двумя способами.

По первому способу шевингование выполняется при помощи специального инструмента, называемого шевером.

Шевер представляет собой режущее зубчатое колесо (дисковый

171

шевер) с прорезанными на боковых поверхностях каждого зуба канавками глубиной 0,8 мм. Эти канавки образуют режущие кромки, которые соскабливают волосообразную стружку. На рис. 8.19 представлены общий вид и схемы шевингования. Оправка с обрабатываемым зубчатым колесом (рис. 8.19, а) закрепляется в центрах стола станка; шевер располагается над зубчатым колесом под углом 15°, образуя с колесом как бы винтовую пару со скрещивающимися осями. Приведенный во вращение шевер вращает обрабатываемое зубчатое колесо, которому придают осевое возвратно-поступательное перемещение, называемое продольной подачей (Sпр = 0,15...0,3 мм на один оборот зубчатого колеса); при этом шевер равномерно соскабливает стружку по всей ширине зуба. Помимо вращения и осевого движения обрабатываемого зубчатого колеса для равномерного снятия стружки по всему профилю зуба стол станка имеет вертикальное перемещение Sв = 0,025...0,04 мм на один ход стола. После окончания каждого хода стола шевер получает вращение в обратную сторону и обрабатывает другую сторону зуба. Для предварительной обработки число ходов составляет от 4 до 6, для окончательной 2–4.

Рис. 8.19. Шевингование цилиндрического зубчатого колеса дисковым шевером: а – общий вид; б и в – схемы шевингования за один проход

172

Припуск на шевингование принимается 0,03–0,06 мм на сторону зуба, зависит от модуля зубчатого колеса и составляет:

модуль в мм …………………. 2 3 4 5 6 припуск в мм ……………… 0,03 0,04 0,05 0,055 0,06

Шевингование повышает точность предварительной обработки зубьев примерно на 1–2 степени точности и достигает 5–8-й степени точности. Исправление погрешностей зубчатых колес шевингованием представлено в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Данные, характеризующие исправление погрешностей зубчатых колес шевингованием

Шевингование за один проход находит распространение для чистовой отделки зубчатых колес средних модулей шеверами специальной конструкции. Зубья таких шеверов имеют три группы зубчиков (рис. 8.19, б): заборные I, режущие II и калибрующие III. Боковые поверхности левой и правой сторон заборной и режущей частей зубьев шевера составляют с соответствующими боковыми поверхностями калибрующей части углы β.

Такая конструкция шевера позволяет снимать весь припуск за один рабочий и один обратный (калибрующий) ход стола, осуществляемый при постоянном расстоянии между осями шевера и колеса. Шеверы для удаления всего припуска за один рабочий

173

и один обратный ход выпускаются отечественными инструментальными заводами. В ряде случаев специальные шеверы можно изготовить путем перешлифовки стандартных шеверов шириной 20–25 мм. При этом заборная и режущие части должны иметь не менее 4 режущих кромок каждая.

Производительность обработки при шевинговании за один проход увеличивается в 2–3 раза благодаря сокращению количе-

стандартными шеверами. Стойкость таких шеверов в 3 раза выше стойкости стандартной конструкции благодаря увеличению числа режущих кромок, одновременно участвующих в работе, и уменьшению нагрузки на каждую из них. Повышение стойкости обусловлено также улучшением условий не в радиальном, а в осевом направлении. Кроме того, калибрующие зубчики не участвуют в срезании основного припуска (рис. 8.19, в).

Достаточно широко используемый метод шевингования с диагональной подачей предусматривает поступательное перемещение обрабатываемого зубчатого колеса не параллельно его оси, а под углом α, равным 5° и более (рис. 8.20).

Рис. 8.20. Схема шевингования с диагональной подачей

174

Вследствие этого уменьшается длина хода, и число проходов можно принять меньше, чем при обычном шевинговании (с продольной подачей), что в целом значительно сокращает время обработки. Время шевингования одного зуба с модулем 2–3 мм при продольной подаче составляет 2–3 с, а при диагональной подаче – около 1 с.

На автомобильных и тракторных заводах шевингованием иногда образуют зубья, концы которых на 0,02–0,03 мм тоньше середины, что придает им бочкообразную форму (рис. 8.21, а).

Такая форма зубьев обрабатываемого шевером 1 зубчатого колеса 2 получается посредством применения на шевинговальных станках специального качающегося приспособления (рис. 8.21, б).

На столе станка устанавливается основание приспособления, на оси 4 которого посредством пальца 5 качается плита 3.

Рис. 8.21. Шевингование бочкообразного зуба:

а– формабочкообразного зуба; б– качающеесяприспособление; 1 – шевер; 2 – обрабатываемое зубчатое колесо;

4 – ось основания; 5 – палец; 6 – диск с наклонным пазом; 7 – наклонный паз

Палец 5 при продольном передвижении стола перемещается по наклонному пазу 7 диска 6, закрепленного на неподвижном кронштейне и установленного под требуемым углом.

Благодаря значительному повышению посредством шевингования точности зубчатых колес и высокой производительности

175

шевингование зубчатых колес применяют не только в массовом и крупносерийном производстве, но и в серийном и даже в мелкосерийном.

При отсутствии специальных станков для шевингования можно приспособить вертикально-фрезерный станок с поворотной фрезерной головкой, обеспечивающей образование угла скрещивания осей шевера и зубчатого колеса.

По второму способу шевингование производится при помощи специального инструмента– шевер-рейки (рис. 8.22, а),

состоящей из отдельных зубьев с канавками, образующими режущие кромки на стороне каждого зуба.

В процессе обработки стол станка с закрепленной на нем шевер-рейкой имеет возвратно-поступательное движение. Так же как и обычный (дисковый) шевер, шевер-рейка изготовляется с наклонными зубьями для обработки зубчатых колес с прямым зубом; для случая обработки зубчатых колес с косым зубом (с углом наклона около 15°) шевер-рейка имеет прямые зубья, расположенные перпендикулярно оси; в том и другом случае образуется винтовое зубчатое зацепление с обрабатываемым зубчатым колесом; для обработки одного зубчатого колеса необходимо произвести 15–20 двойных ходов стола. На рис. 8.22, б показана схема, поясняющая осуществление продольного скольжения зубьев шевер-рейки по зубьям зубчатого колеса. Если обрабатываемое зубчатое колесо 1 свободно катить по шеверрейке 2 из положения А, то оно должно было бы переместится в положение Б. Но так как зубчатое колесо и шевер-рейка представляют собой как бы винтовую зубчатую пару со скрещивающимися осями, то колесо передвигается не в положение Б, а в положение В. В результате создается относительное скольжение зубьев обрабатываемого зубчатого колеса и шевер-рейки, определяемое отрезком между положениями зубчатых колес Б и В. При этом режущие кромки шевера срезают стружку с поверхности обрабатываемых зубьев колеса.

176

несколько снижает достигнутую точность и шероховатость поверхности. Тем не менее при изготовлении точных зубчатых колес шевингование применяют до термической обработки, чтобы в максимальной степени исключить ошибки механической обработки.

Одним из основных преимуществ шевингования является возможность ограничиваться нарезанием зубьев на зубофрезерных станках (с последующим шевингованием), не прибегая к чистовому нарезанию на зубодолбежных станках.

Шевингование червячных шестерен осуществляют специальным инструментом – шевер-червяком (рис. 8.22, в).

Шлифование зубьев зубчатых колес увеличивает точ-

ность незакаливаемых и особенно закаливаемых зубчатых колес, которые деформируются во время термической обработки. Шлифование прямых и спиральных зубьев с эвольвентным профилем наружных и внутренних зубчатых венцов производится методом копирования при помощи фасонного шлифовального круга с эвольвентным профилем рабочей поверхности и методом обкатки.

Первый метод шлифования зубьев – метод копирования реализуется на специальных зубошлифовальных станках. Станки, работающие по методу копирования, производят шлифование кругом, профиль которого соответствует впадине зубьев, аналогично дисковой модульной фрезе. Рабочая поверхность круга заправляется особым копировальным механизмом (пантографом) по шаблонам при помощи трех алмазов (рис. 8.23, а). Круг шлифует две эвольвентные стороны двух соседних зубьев, переход от эвольвентной поверхности к основанию (дну) впадины и основание (дно) впадины. При шлифовании зубьев с выкружкой основание (дно) впадины не шлифуется. Для зубчатых колес с различными модулями и количеством зубьев необходимо иметь отдельные шаблоны для заправки шлифовального круга. Зубошлифовальные станки, работающие по методу копирования одним профильным кругом, применяются в массовом и крупносерийном, а иногда в среднесерийном производстве.

178

обкатки. На станках, работающих по методу копирования, можно шлифовать прямые и спиральные зубья цилиндрических и конических зубчатых колес с наружным и внутренним зацеплением. Однако точность обработки на станках, работающих профильным шлифовальным кругом, не превышает 7–8-й степени точности, а шероховатость поверхности составляет Ra = 0,6...1,3 мкм. Обработка производится при скорости шлифования vкр = 30...32 м/с и при продольной подаче Sпр = 5...15 м/мин.

Второй метод шлифования зубьев– метод обкатки – менее производителен, но дает большую точность (до 0,0025 мм); шлифование производится одним или двумя шлифовальными кругами. Распространен способ шлифования зубьев методом обкатки с двумя тарельчатыми шлифовальными кругами, расположенными один по отношению к другому под углом 30° и 40° (15° и 20° к вертикальной плоскости) и образующими как бы профиль расчетного зуба (профиль исходной режущей рейки), по которому происходит обкатка зубчатого колеса (рис. 8.23, б). В процессе работы шлифуемое зубчатое колесо перемещается в направлении, перпендикулярном своей оси, одновременно поворачиваясь вокруг этой оси. Помимо этого, шлифуемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступательное движение вдоль своей оси, что обеспечивает шлифование профиля зуба по всей его длине.

Шлифование зубьев высокоточных зубчатых колес производится на отечественных станках типа 5851, 5853 и на импортных станках фирмы МААГ (Швейцария), работающих двумя тарельчатыми шлифовальными кругами. Эти станки работают без применения СОЖ и имеют специальное устройство А, компенсирующее износ шлифовальных кругов (см. рис. 8.23, б). Это устройство работает автоматически в процессе шлифования. Обработка на этих станках производится следующим образом.

Зубчатое колесо или набор зубчатых колес устанавливаются на оправке, которая крепится в центрах бабок, расположенных на подвижной каретке 3 на столе станка (рис. 8.24).

180