книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

Относительная скорость продольного перемещения шевера и зубчатого колеса относительнр друг друга и яв­ ляется скоростью резания при шевинговании. Шевер, получая принудительное вращение, в процессе обработки вращает зубчатое колесо, одновременно столу станка с обрабатываемым колесом сообщается возвратно-посту­ пательное перемещение, называемое продольной подачей. Окружную скорость шевера в зависимости от материала обрабатываемого колеса принимают в пределах 1,5— 2 м/с, а'продольную подачу — в пределах 0,1—0,3 мм за один оборот зубчатого колеса. Для равномерного сня­ тия припуска с разных сторон профиля зубьев стол станка с обрабатываемым колесом имеет вертикальную попереч­ ную подачу 0,02—0,04 мм на каждый ход станка, причем по окончании каждого хода стола меняется направление вращения шевера и осуществляется обработка другой стороны зуба.

Шевингование несколько исправляет погрешности пре­ дыдущей обработки, обеспечивая устойчивое получение зубчатых колес б и 8-й степеней точности. Шероховатость поверхности обрабатываемых зубьев обеспечивается в пре­ делах 7—8-го классов чистоты, чему в какой-то степени способствует применение смазочно-охлаждающих жидко­ стей (сульфофрезол, веретенное или трансформаторные масла).

Шевингование с применением специальных приспособ­ лений может быть применено для создания зубьев бочко­ образной формы, т. е. таких зубьев, у которых концы тоньше на 0,02—0,05 мм, чем середина.

Шлифование зубьев зубчатых колес. Зубошлифование является сложной и трудоемкой операцией, поэтому применяется для изготовления высокоточных зубчатых колес с повышенными требованиями к качеству поверх­ ности. Шлифованию профиля зубьев подвергают как не­ закаленные, так и главным образом закаленные зубчатые колеса, так как всегда в той или иной степени зубья после закалки деформируются. Величина деформации зубьев после термообработки является одним из основных факторов, определяющих величину припуска на зубо­ шлифование. Шлифование зубьев производится методом копирования и методом обкатывания.

Шлифование методом копирования осуществляют шли­ фовальным кругом, профиль которого соответствует про­ филю впадины между зубьями обрабатываемого зубчатого

190

колеса (рис. 102, а): Аналогично фрезерованию зубьев дисковой модульной фрезой шлифование производят по­ следовательно, т. е. по окончании шлифования разных сторон двух соседних зубьев обрабатываемое зубчатое колесо повертывают с помощью делительного механизма и производят шлифование следующих двух других сторон зубьев. Шлифование методом копирования осуществляют профилированным шлифовальным кругом, установленным на определенную глубину резания, а для шлифования

Рис. 102. Схема шлифования зубьев колес по ме­ тоду копирования:

а — фасонным кругом; б — схема профилирования круга тремя алмазами

по всей длине зуба заготовка обрабатываемого зубчатого колеса совершает возвратно-поступательное движение со скоростью подачи sB.

Для профилирования шлифовального круга зубо­ шлифовальные станки, работающие по методу копирова­ ния, оснащены устройством с автоматическим перемеще­ нием трех алмазов (рис. 102, б), копирующих тот про­ филь, который имеют специальные шаблоны, установлен­ ные на станке. Для получения точного эвольвентного профиля профилирование кругов при шлифовании зубча­ тых колес с различными модулями и количеством зубьев производят по отдельным шаблонам. Профилирование шлифовального круга может быть произведено и для шлифования зубьев с зацеплениями, отличными от эволь­ вентного, для этого также должны быть изготовлены шаблоны Соответствующего профиля.

Шлифование зубьев зубчатых колес методом копирова­ ния является наиболее производительным способом, но менее точным, чем шлифование методом обкатывания. Достижимая точность шлифования методом копирования

191

зависит от погрешности профилирования шлифовального круга, погрешности делительного механизма станка, а также от износа профиля круга. Износ профиля шли­ фовального круга имеет особенно большое значение при шлифовании зубчатых колес с большим числом зубьев, так как при последовательном шлифовании зубьев износ профиля увеличивается и толщина последнего шлифуемого зуба резко отличается от толщины первого зуба. Для исключения накопленной ошибки, возникающей при из­ носе профиля круга, шлифование обычно ведут через один или несколько зубьев. Например, шлифование зубчатого колеса, имеющего 42 зуба, можно производить последо­ вательно через каждые три зуба. В данном случае шлифо­ вание производят в следующем порядке: сначала после­ довательно шлифуют 14 зубьев, повертывая каждый раз заготовку на три зуба; затем таким же образом шлифуют следующие 14 зубьев, каждый раз повертывая заготовку на три зуба и т. д. Такой прием шлифования позволяет при той же величине износа профиля шлифовального круга уменьшить величину накопленной ошибки, так как суммарная погрешность более равномерно распределится на большое количество зубьев колеса.

Степень точности, достигаемая при шлифовании ме­ тодом копирования, 5—7 и класс чистоты поверхности

7—8.

Наиболее распространенным способом шлифования зубьев с эвольвентным профилем методом обкатывания является шлифование двумя тарельчатыми кругами на зубошлифовальных станках.

В основу принципа шлифования положено обкатыва­ ющее движение зубчатого колеса относительно зубчатой рейки. Профиль зуба рейки можно воспроизвести двумя шлифовальными кругами, оси которых установлены под углами друг к другу и плоскости шлифовальных кругов как бы образуют профиль рейки, по которому и произво­ дится обкатывание обрабатываемого зубчатого колеса (рис. 103, а). По отношению к горизонтали оси шлифо­ вальных кругов устанавливают под углом, равным углу зацепления. Для удобства работы шлифовальные круги могут устанавливаться через зуб (рис. 103, б).

В процессе шлифования зубчатое колесо поверты­ вается вокруг своей оси и одновременно перемещается вдоль воображаемой рейки. Для шлифования по всей длине зуба зубчатое колесо, установленное на столе станка,

192

совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль своей'оси. По окончании шлифования двух разных сторон зубьев зубчатое колесо выводят из зацепления с кругом, поворачивают его на один зуб, снова вводят в зацепление с кругом и шлифуют следующий зуб.

Правку шлифовальных кругов по мере их износа про­ изводят алмазами, установленными в автоматическом приспособлении, а подналадочное устройство автомати­ чески перемещает шлифовальные круги на величину

Рис. 103. Схемы шлифования зубьев колес по методу обкатывания:

а — п о с л е д о в а т е л ь н о к а ж д о й в п а д и н ы ; б — ч е р е з зу б

снятого с кругов слоя абразивного материала, обеспечи­ вая тем самым постоянство размеров зубьев. Шлифование по методу обкатывания обеспечивает точность зубчатых колес в пределах 5—6-й степени и шероховатость поверх­ ности 8—9-го класса чистоты.

Шлифование двумя тарельчатыми кругами методом обкатывания обеспечивает наиболее высокую точность обработки зубьев как прямозубых, так и винтовых зуб­ чатых колес.

Одним из современных способов шлифования зубчатых колес с прямыми и спиральными зубьями является шли­ фование червячным абразивным кругом (рис. 104) на станках (например, 5А830, 5А832), работающих анало­ гично зубофрезерным станкам для нарезания зубьев червячно-модульными фрезами.

Для образования профиля червяка исходный круг принимают плоской формы и с керамической связкой,

обладающей наибольшей кромкостойкостью. Предвари­ тельное профилирование круга производят многониточным накатным роликом, имеющим профиль зуба прямобочной рейки. При профилировании частоту вращения круга принимают от 50 до 100 об/мин, а накатной ролик вра­ щается свободно. Окончательное профилирование червяка производят алмазными резцами, причем для свободного

чатое колесо обкатывается между притирами, имеющими форму зубчатых колес такого же модуля. В качестве ре­ жущего материала применяют абразивные мелкозерни­ стые порошки (М20—М40) в смеси с маслом, наносимые на притиры.

Для обеспечения интенсивности обработки необхо­ димо, чтобы зерна абразивного материала вдавливались бы в поверхность притира (шаржировались) и удержива­ лись бы в нем в процессе работы. Наилучшим материалом, отвечающим этому требованию, является серый мелко­ зернистый чугун с перлитовой структурой, имеющей твердость НВ 170—200.

Притирку осуществляют на станках, отличающихся расположением осей притиров относительно оси обраба­ тываемого зубчатого колеса. Наибольшее распростране­ ние имеют станки, работающие со скрещивающимися осями притиров, устанавливаемых под различными углами по отношению друг к другу.

194

Обеспечивая лучшее качество поверхности зубьев по сравнению со шлифованием и точность 5—6-й степени, притирка исправляет небольшие погрешности профиля, шага и начальной окружности колеса. При большой величине деформации зубьев после термообработки перед притиркой необходимо производить шлифование зубьев, так как иначе интенсивный износ зубьев притира не позволит исправить погрешность, а притир придет в не­ годность.

Полирование зубьев колес применяют в отдельных случаях для повышения класса чистоты поверхности и производят червяком из дерева или мягкого металла. Используя различные пасты полированием, можно обес­ печить 9—10-й класс чистоты поверхности.

Изготовление реек. Фрезерование зубьев реек обычно производят на горизонтально-фрезерных станках дисковой модульной фрезой из стандартного набора, принятой по интервалу числа зубьев зубчатых колес от 135 и выше. Обрабатываемую рейку устанавливают параллельно сред­ нему пазу стола станка, а ось фрезы с помощью наклад­ ной головки располагают перпендикулярно к оси шпин­ деля. Продольное перемещение стола на шаг производят: а) для неточных реек — непосредственно по лимбу винта продольной подачи; б) для точных реек — при помощи делительной головки, соединенной с винтом продольной подачи.

Одним из вариантов высокопроизводительного способа нарезания и шлифования зубьев точных реек измеритель­ ных приборов является обработка их на токарных и резьбошлифовальных станках. Для этой цели используют приспособление в виде цилиндрического барабана боль­ шого диаметра (рис. 105), на поверхности которого выпол­ нены в зависимости от вида рейки призматические или прямоугольные пазы. Приспособление вместе с закреп­ ленными рейками устанавливают в центры станка, и после обработки по наружному диаметру производят последовательное нарезание зубьев резцом или шлифо­ вальным кругом, имеющими профиль впадины. Точное перемещение резца или приспособления относительно шлифовального круга на величину шага производят по лимбу, упорам или концевым мерам длины. Рейки с т < 1 обычно шлифуют без предварительного нарезания зубьев, а с т > 1 нарезают резцом и, если необходимо, шлифуют на резьбошлифовальном станке.

195

Данный способ обеспечивает высокую производитель­ ность и точность по шагу (при шлифовании ±3 мкм), но форма зуба по его длине очерчена дугой окружности, величина которой зависит от диаметра приспособления.

Для реек с небольшой шириной и при большом диа­ метре барабана погрешность формы очень мала и во мно-

Рис. 105. Схема нарезания зубьев реек на токарных и резьбошлифовальных станках:

а — ф о р м а з у б а в п р о д о л ь н о м н а п р а в л е н и и ; б — н а к л о н з у б ь е в , о б р а з о в а н н ы й в и н т о в о й л и н и е й

гих случаях практически не имеет значения. Так, напри­ мер, при В = 10 мм и R = 200 мм (рис. 105, а) величина стрелки h «=; 0,05 мм.

Еще более производительным и точным является наре­ зание зубьев рейки как обычной резьбы, но с профилем зуба рейки. Возникающее при этом отклонение профиля от перпендикулярности к боковой стороне незначительно и во многих случаях допустимо. Так, например, для рейки с т = 1 и при диаметре приспособления D = 400 мм

(рис. 105, б)

t g a ~ W = 1ДГ = 0’0025 и ая^8'*

196

9.ОБРАБОТКА ШПОНОЧНЫХ КАНАВОК

ИШЛИЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Обработка шпоночных канавок на всех охватываемых деталях (валах) в зависимости от их формы произво­ дится тремя способами.

1. Сквозные и открытые с одной стороны канавки фрезеруют дисковыми фрезами на горизонтально-фрезер­ ных станках. Способ простой по исполнению и обеспечи­ вает высокую производительность. При невозможности фрезерования на длинных деталях сквозных канавок последние можно обрабатывать строганием на строгальных станках.

2. Закрытые канавки с закруглениями на концах фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами на вер­ тикально-фрезерных станках. Одним из существенных недостатков данного способа является то, что фреза в основном работает периферией и при последующих переточках уменьшается в диаметре. Более точным яв­ ляется фрезерование закрытых шпоночных канавок на шпоночно-фрезерных станках, работающих по методу маятниковой подачи. Фрезерование по методу маятнико­ вой подачи заключается в том, что шпоночная двузубая фреза, имеющая на торце режущие зубья, врезается на небольшую глубину (t = 0,1ч-0,4 мм), после чего фрезе­ руется канавка на всю длину. По окончании прохода фреза снова врезается на такую же глубину, и при дви­ жении в другом направлении происходит снятие слоя металла. Такие движения, аналогичные движению маят­ ника, совершаются до получения требуемой глубины шпоночной канавки.

Фрезерование шпоночных канавок по методу маят­ никовой подачи обеспечивает наибольшую точность по сравнению с фрезерованием концевыми фрезами по методу продольной подачи, так как износ, а следовательно, и заточка шпоночных фрез производятся по торцу.

Способ применяют в основном в серийном и массовом производстве, так как большие затраты времени на на­ ладку и невозможность обеспечения полной загрузки шпоночно-фрезерного станка приводят к нерентабель­ ности его применения в мелкосерийном производстве.

3. Шпоночные канавки под сегментные шпонки фрезе­ руют сегментными фрезами на горизонтально-фрезерных станках.

197

Правильное соединение деталей с помощью шпонок определяется не только выдерживанием точных размеров шпоночных канавок, но и правильным их расположением

для данной работы станке положение оси вала должно быть постоянным. Это достигается установкой валов на призму или в самоцентрирующих тисках. В этом случае отклонения диаметра вала в любых пределах не оказы­ вают влияния и его ось примет постоянное положение, а следовательно, и шпоночная канавка получит правиль­ ное положение относительно оси вала. При установке валов в обычных тисках с базированием на неподвижную губку возможно смещение положения оси вала, а следо­ вательно, и шпоночной канавки на величину, равную половине допуска на вал. Шпоночные канавки в отвер­ стиях шкивов, зубчатых колес, муфт и т. д. обрабатывают протягиванием. Применяемые протяжки имеют прямо­ угольную форму, простую и удобную в изготовлении. Для направления и центрирования протяжки применяют спе­ циальные переходные втулки (адаптеры) различной кон­ струкции.

Шпоночные канавки в отверстиях деталей при инди­ видуальном или мелкосерийном производстве обрабаты­ вают резцами на долбежных станках.

Обработка шлицевых поверхностей. Шлицевые соедине­ ния применяют в машинах и приборах для передачи как только крутящих моментов, так и в основном крутящих моментов с обеспечением различных положений одной детали относительно другой в осевом направлении (муфты,

шлицы могут иметь прямобочную (прямоугольную), эвольвентную и треугольную форму. Наиболее распространен­ ными являются шлицевые соединения со шлицами прямобочной формы. Центрирование сопрягаемых деталей (втулки и валы) со шлицами прямобочной формы осуще­ ствляют по наружному или внутреннему диаметру шли­ цевых выступов вала или по боковым сторонам шлицев.

Выбор способа центрирования по наружному или внутреннему диаметрам прежде всего определяют требо­ вания к термообработке деталей шлицевого соединения. При необходимости обеспечения высокой твердости, т. е. введения закалки шлицев в отверстии втулки, центрируе­

108

мой по наружному диаметру, очевидно, обязательно потребуется операция по шлифованию впадины шлицев. Если при центрировании по наружному диаметру легко выполнить шлифование шлицевого вала по наружному диаметру как в незакаленном, так и в закаленном состоя­ нии, то во втулке шлифование поверхности наружного диаметра шлицев практически выполнить невозможно. Поэтому при необходимости закалки шлицев во втулке применяют центрирование по внутреннему диаметру. В этом случае сравнительно просто осуществить шлифо­ вание по внутреннему диаметру как шлицев во втулке, так и шлицев вала, имеющих открытую форму.

Если шлицы во втулке не подвергаются закалке, то применяют центрирование по наружному диаметру. При этом шлицы во втулке по наружному диаметру можно обработать протягиванием, а шлицевой вал можно обто­ чить или прошлифовать по наружному диаметру. Для создания нормального (без заедания) перемещения втулки по шлицевому валу конструктивное оформление шлицев в соответствии с ГОСТ 1139—58 предусматривает:

а) при центрировании по наружному диаметру нали­ чие фасок или радиусов на шлицах вала;

б) при центрировании по внутреннему диаметру вы­ полнение фасок или радиусов на пересечении шлицев и поверхности внутреннего диаметра шлицевой втулки. Для исключения быстрого износа углов шлифовального круга при шлифовании впадины шлицев вала в углах впадин допускается изготовление канавок.

Методы изготовления шлицевых валов и втулок. О б -

р а б о т к а ш л и ц е в ы х в а л о в . Шлицы на ва­ лах и различных деталях, в том числе и шлицевых ка­ либрах, обрабатывают фрезерованием, строганием, нака­ тыванием, а точные шлицевые валы подвергают шлифо­ ванию.

Фрезерование является наиболее распространенным способом обработки шлицев на валах и в зависимости от вида производства может выполняться либо дисковой фасонной фрезой на горизонтально-фрезерных станках при помощи делительной головки или делительных ус­ тройств (рис. 106), либо по отдельным элементам шлицев (раздельное фрезерование). Раздельное фрезерование за­ ключается в том, что сначала набором дисковых фрез обрабатывают боковые стороны шлица (рис. 107, а), а за­ тем фрезеруют специальной фрезой впадину (рис. 107, б).

19Э