3512

до 2,5 мм обрабатывают методом обкатки, а с модулем свыше 2,5 мм — комбинированным методом. Для устранения диагонального расположения пятна контакта на зубьях зуборезный станок 5П23А снабжен механизмом винтового движения. Под винтовым движением понимают относительное движение в процессе резания между резцовой головкой и заготовкой в направлении ее оси. Этим способом может быть достигнута точность 7 —9-й степени.

При двустороннем способе обе стороны зубьев (выпуклую и вогнутую) нарезают одновременно двусторонней резцовой головкой. Ширина дна впадины зубьев постоянная; она определяется шириной развода резцов головки. Этот способ широко применяют для нарезания зубьев колеса с точностью 6-8-й степени в массовом и серийном производстве.

При одностороннем (поворотном) способе каждую сторону зубьев нарезают в отдельности двусторонней резцовой головкой. Ширина развода резцов меньше ширины дна впадины. После обработки одной стороны у всех зубьев заготовку поворачивают вокруг оси для нарезания противоположных сторон зубьев. Для нарезания каждой стороны зуба применяют различные наладки станка. Производительность станка при этом способе невысокая (достигается точность 8—9-й степени). Его применяют для нарезания зубьев шестерни и колеса в мелкосерийном производстве, а также для колес с большой шириной зубчатого венца с целью устранения одновременного участия в резании наружных и внутренних резцов.

При способе постоянных установок обе стороны зубьев нарезают в отдельности односторонними резцовыми головками. Для нарезания вогнутой стороны зубьев применяют резцовые головки с наружными резцами, для нарезания выпуклой стороны — головки с внутренними резцами. Этот способ получил распространение в основном для нарезания зубьев шестерен с точностью 6—8-й степени. В массовом и крупносерийном производстве для обработки каждой стороны зуба применяют отдельный станок; в

130

серийном производстве нарезание производят на одном станке с переналадкой.

Отделка баз. У конических колес-валов с круговыми зубьями после термической обработки, зачистки центров и правки вала от центровых гнезд одновременно шлифуют базышейки и торец. Чтобы не вызывать во время сборки изменения формы и расположения пятна контакта на зубьях, при шлифовании с опорного торца снимают минимальный припуск 0,05—0,1 мм, а в отдельных случаях торец вообще не шлифуют. У конических колес-дисков с круговыми зубьями обычно шлифуют только отверстие; торец подвергают шлифованию в том случае, когда шлифуют зубья. При шлифовании конических колес-дисков в единичном и мелкосерийном производстве их устанавливают по наружному диаметру в трех кулачковом патроне с выверкой по индикатору от отверстия и базового торца с точностью 0,01 — 0,03 мм. В массовом и крупносерийном производстве для этой цели широко применяют мембранные патроны с базированием от боковых поверхностей зубьев. Радиальное биение установочных пальцев в приспособлении и точность их углового расположения между собой не должны превышать 0,01 мм. У прямозубых конических колес после закаливания, как правило, шлифуют все поверхности, являющиеся сборочными базами (отверстие, торец, шейку ступицы, сферу и др). На рис. 7.15,а приведен пример шлифования шейки ступицы и базового торца за один установ прямозубого конического колеса 2 со ступиццей. Колесо в приспособлении базируют по зубьям на пяти - семи шариковых пальцах 1 с твердостью HRC 65 — 68, изготовленных из твердого сплава или напыленных карбидом вольфрама.

131

Рис. 7.15. Схемы отделки конических зубчатых колес: а)шлифование баз; б) притирка зубьев; в) подбор в пары

колеса на теоретически базовых расстояниях. Первоначально для выявления забоин на зубьях сопряженную пару вращают с небольшой частотой вращения (n = 400 ÷ 600 об/мин) и под легкой нагрузкой. После удаления забоин увеличивают частоту вращения ведущего шпинделя контрольнообкатного станка (n = 1200 ÷ 2000 об/мин) и контролируют пятно контакта, плавность хода, а при останове станка — боковой зазор между зубьями. Если подбор в пары производят для последующей операции притирки зубьев, то их обычно разбивают на группы с расположением пятна контакта, например, на внешнем конце, в центре и внутреннем конце зуба. С целью повышения качества и эффективности притирки в усло-

132

виях массового производства для каждой группы деталей проводят специальную наладку притирочных станков. У конических колес, зубья которых после термической обработки не подвергают притирке и шлифованию; операцию подбора в пары проводят особенно тщательно, заменяя шестерню или колесо до получения требуемого качества зацепления, с последующей маркировкой подобранной пары для сборки.

Притирку зубьев применяют для уменьшения параметра шероховатости поверхностей зубьев и незначительного исправления формы и расположения пятна контакта с целью получения плавной и бесшумной работы конических передач. Притирку выполняют на зубопритирочных станках 5П720

временной подачей абразивной жидкости в зону зацепления. Для обеспечения притирки всей рабочей поверхности зубьев взаимное расположение шестерни и колеса во время притирки автоматически изменяется. Абразивная жидкость, применяемая на зубопритирочных станках, состоит из абразива и масла. Наиболее эффективным абразивом для закаленных зубчатых передач является карбид кремния, твердые и хрупкие зерна 3 (рисунок 7.15,б) которого имеют острые режущие кромки. Во время притирки абразивные зерна вместе с маслом 2 подаются в зону зацепления и острыми гранями снимают металл с поверхности зубьев шестерни 1 и колеса 4 при взаимном их перемещении 5 и 7 относительно друг друга. Для повышения режущих свойств абразива создается давление (см. стрелки 6 и 8) между зубьями колес 1 и 4 с помощью тормозного момента. Размер абразивных зерен существенно влияет на притирку. Конические передачи с модулем 2,5 — 4,5 мм притирают абразивом с зернистостью 3, передачи легковых автомобилей — зернистостью 3—4, передачи грузовых автомобилей и тракторов — зернистостью 5—6. Масло, входящее в абразивную смесь, должно поддерживать абразивные зерна во взвешенном состоянии, свободно протекать через насосную систему станка

133

и легко смываться с зубьев водным раствором. Этим требованиям отвечает масло СЭЛ-1. В качестве первоначального состава абразивной жидкости можно принять 2,7 кг абразива и 3,8 л масла.

На притирку зубьев припуск практически не оставляют. Если после зубонарезания на поверхности зубьев нет глубоких рисок, то притиркой может быть достигнут параметр шероховатости Ra = 1 ÷ 2 мкм. Время притирки зависит от многих факторов: абразивной жидкости, тормозного момента, геометрических параметров зубчатой пары, твердости поверхности зубьев и др. Ориентировочное время притирки конических передач с круговыми зубьями 2—5 мин, гипоидных передач легковых автомобилей 4—6 мин, гипоидных передач тяжелых грузовиков 8—12 мин.

Приемочный контроль. После подбора в пару или притирки окончательно изготовленные конические зубчатые передачи подвергают сплошному контролю в специальных шумоизолированных комнатах на контрольно-обкатных станках. У конических зубчатых передач контролируют форму и расположение пятна контакта, уровень звукового давления и боковой зазор. Для выявления формы и расположения пятна контакта боковые поверхности зубьев пары покрывают тонким слоем маркировочной краски (обычно сурик с маслом). Затем зубчатую пару на контрольно-обкатном станке обкатывают в обоих направлениях под определенной нагрузкой до выявления отпечатка пятна контакта. Форму и расположение пятна контакта определяют визуально на зубьях колеса. Обычно для тяжело нагруженных передач рекомендуемая длина пятна контакта приблизительно равна половине длины зуба. У малонагруженных передач пятно контакта составляет 3/4 длины зуба. Пятно контакта должно быть смещено к внутреннему концу зуба, так как при повышении нагрузки в редукторе оно удлиняется и перемещается в направлении к внешнему концу; однако при полной нагрузке пятно контакта не должно выходить на кромки зубьев. Уровень звукового давления – один из основных показателей качества конических зубчатых передач,

134

работающих при высоких окружных скоростях. Уровень звукового давления зубчатых передач в процессе их изготовления оператор контролирует на слух путем сравнения с отобранным эталоном, а также шумоизмеряющими приборами. Боковой зазор, характеризующий вращательное движение одного колеса при неподвижном другом, у конических передач измеряют на внешнем делительном диаметре ведомого колеса, в большинстве случаев в плоскости, перпендикулярной к линии зуба.

При проверке зубчатых передач на контрольно-обкатном станке могут быть выявлены повышенное биение зубчатого венда и погрешность окружных шагов. Повышенное биение проявляется постепенным изменением положения пятна контакта по длине зуба за оборот шестерни или колеса и периодическим изменением уровня звукового давления. Погрешность окружных шагов характеризуется наличием стуков в процессе обкатки, а также очень резким или слабым отпечатком пятна контакта на одном или нескольких зубьях.

Конические зубчатые передачи, прошедшие приемочный контроль и признанные годными, должны быть заклеймлены. У шестерни и колеса электрографом на торцах маркируют порядковый номер комплекта и боковой зазор между зубьями, отмеченными знаком «X» (рисунок 7.15,в). Если конструкция редуктора позволяет во время сборки регулировать осевое положение шестерни, то при контроле пары в определенных пределах изменяют базовое расстояние шестерни для получения наилучшего расположения пятна контакта по высоте профиля зуба и уровню звукового давления. Полученное фактическое базовое расстояние или его отклонение от номинального значения маркируют на торце шестерни.

Шум – один из основных показателей качества изготовления зубчатых колес, работающих при высоких окружных скоростях. Например, шум ведущих мостов, коробок передач легковых автомобилей является критерием оценки качества зубчатых колес. С увеличением окружной скорости уровень звукового давления зубчатых колес повышается.

135

ТЕМА № 8

ШЛИФОВАНИЕ

1. Особенности процесса шлифования

Шлифование – технологический метод обработки при помощи абразивных инструментов, режущими элементами которых являются твердые зерна абразивных материалов.

Шлифование является процессом массового скоростного резания с образованием очень мелких стружек.

Шлифование чаще всего выполняется на окончательной стадии обработки (на чистовых и отделочных операциях), выполняемой после лезвийных операций резания (точения, фрезерования, строгания и др.), т.к. позволяет обеспечивать 6…7 квалитеты точности размеров при малой шероховатости поверхностей ( = 0,08…0,32 мкм).

Особенности процесса шлифования:

-срезание абразивным зерном небольшого слоя металла, в виде ограниченной длины и малого поперечного сечения;

-в процессе резания участвует одновременно большое число зерен;

-повышенное трение и нагрев детали, т.к. зерна на поверхности инструмента ориентированы по разному (хаотично), поэтому часть из них не режут, а упруго деформируют обрабатываемую поверхность;

-необходимо непрерывное обильное охлаждение (СОЖ) зоны резания.

Инструментом при шлифовании могут быть: абразивные круги, головки, бруски, сегменты, листы, ленты, пасты и свободные зерна. Наибольшее применение из них имеют шлифовальные круги.

136

2. Характеристика и маркировка абразивного инструмента

Абразивный инструмент представляет собой массу абразивных зерен, связанных между собой связующим веществом (связкой).

Абразивный инструмент характеризуется следующими параметрами: формой и размерами, материалом и размерами зерен, связкой, твердостью и структурой.

Абразивный инструмент изготовляется в соответствии со стандартами и техническими условиями.

1) Абразивные материалы

Абразивные материалы могут быть природного происхождения (естественные) и искусственные.

Природные абразивные материалы (корунд, наждак, кварцевый песок, гранат, кремень, алмаз и др.) имеют ограниченное применение из-за нестабильности их физикомеханических характеристик.

В машиностроении в основном используют искусственные абразивные материалы, такие как: электрокорунды, карбиды кремния и бора, синтетические алмазы и эльбор.

Электрокорунд – искусственный корунд на основе оксида алюминия (Аl2О3), выпускается в виде нескольких разновидностей (маркируется двумя цифрами и буквой «А»):

-нормальный: марок 13А, 14А, 15А, 16А;

-белый: 22А, 23А, 24А, 25А;

-хромистый: 32А, 33А, 34А;

-хромотитанистый: 91А, 92А., 93А, 94А;

-монокорунд: 43А, 44А, 45А;

-сферокорунд: ЭС.

Карбид кремния (карборунд) состоит из SiC и имеет две разновидности:

-черный: 52С, 53С, 54С, 55С;

-зеленый: 62С, 63С, 64С.

137

Карбид бора (содержит до 94% В4С) – марки КБ.

Синтетические алмазы выпускаются в виде:

-шлифпорошков: АСО, АСР, АРВ, АРК, АРС;

-микропорошков: АСМ, АСН.

Эльбор (кубический нитрид бора): ЛО, ЛП, ЛКВ, ЛВМ, ЛПМ.

2) Зернистость абразивных материалов

Зернистость характеризует размеры зерен в поперечнике. В зависимости от размера различают 4 группы зерен:

-шлифзерна (номера от 16 до 200) размеры от 160 до

2000 мкм;

-шлифпорошки (от 3 до 12) – размеры от 40 до 125 мкм;

-микропорошки (от Ml 4 до М63) – размеры от14 до 63 мкм;

-тонкие микропорошки (от М5 до M10) – от 3 до 10

мкм.

Зернистость алмазных и эльборных порошков обозначается дробью: в числителе – наибольший размер, в знаменателе – наименьший размер зерен данной фракции, в микрометрах (например: 200/160).

Содержание основной фракции зерен указывается после зернистости буквенным индексом В, П, Н, Д (в %).

3) Связка абразивных инструментов

Связка – вещество, применяемое для закрепления в абразивном инструменте и придания необходимой формы и размеров инструмента. Связка определяет прочность и твердость инструмента, оказывает влияние на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента, износ инструмента, производительность и качество обработки.

138

Связки бывают: неорганические, органические и металлические.

Неорганическими связками являются:

-керамическая: марки К0…К8;

-силикатная (С);

-магнезиальная (МГ).

Органические связки:

-бакелитовая: марки Б, Б1…Б4, БУ, БП2;

-вулканитовая: В, В1, В2, ВЗ, В5, СКН;

-глифталевая (ГФ);

-поропластовая – вспененный поливинилформаль

(ПФ);

-эпоксидно-каучуковая (ЭК).

-

Металлические связки:

-из порошков медных сплавов: М1, М1П;

-на основе алюминиево-цинковых сплавов: М5, МО13, МВ1;

-гальванические на никелевой основе: МН и др. Металлические связки используют для изготовления

алмазных и эльборных шлифовальных и заточных кругов. Наиболее распространены керамические и бакелитовые

связки.

4) Твердость абразивных инструментов

Твердость характеризует прочность закрепления абразивных зерен в инструменте с помощью связки, поэтому она определяется количеством и свойствами связки, введенной в инструмент.

Твердость абразивных инструментов разделяют на 18 номеров (с 0 по 17), условно разделенных на 8 групп:

-весьма мягкая (ВМ1, ВМ2);

-мягкая (М1, М2, МЗ);

139