книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

Накатка осуществляется на специальных станках оригинальной

конструкции. Отличительной особенностью технологического про­ цесса является применение точно отштампованной фасонной заго­

товки с последующей горячей накаткой зубьев на станке ОС-1, про­ межуточным фрезерованием и холодной калибровочной накаткой на станке ОС-2. Точная штамповка производится в закрытом штам­ пе на кривошипном или фрикционном прессе с выштамповкой цен­ трирующих впадин и утолщений. Нагретая в индукторе штучная (или прутковая в виде пакета) заготовка проходит накатку. На станке можно накатывать цилиндрические шестерни с прямым, ко­ сым и шевронным зубом.

Во время накатки пакета рабочими движениями являются: син­ хронизированное вращение валков и изделия при осевом перемеще­

нии пакета заготовок относительно валков (движение сверху вниз). Межцентровое расстояние постоянно. При накатке штучных заго­ товок происходит согласованное вращение инструмента и обраба­ тываемой шестерни при радиальной подаче валков. Межцентровое

расстояние переменно. Число оборотов валков изменяется при по­ мощи сменных шестерен в коробке скоростей. Производительность

сидящих на своих осях и приводимых во вращение заготовкой. Ста­ нок работает по центровому и бесцентровому методам, обеспечивая точность зубьев по 2-му классу. Сближение накатников обеспечи­

вается поворотом центрирующего кольца, заставляющего своими

эксцентрическими участками сближаться шпиндели накатников в радиальном направлении до упоров. Осевое перемещение изделий относительно накатников в станке осуществляется от гидравлики.

Накатанные и откалиброванные шестерни проходят высокопроиз­ водительную механическую обработку остальных поверхностей с применением многошпиндельных фрезерно-сверлильных и алмазно­ расточных станков. Согласно расчетам Оргстанкинпрома внедрение комплексного процесса накатки шестерен только по одному Рязан­

скому заводу обеспечивает получение годовой экономии 0,5 млн.

руб.

Точность накатанных зубчатых профилей. Точность накатанных профилей в основном зависит от соблюдения ряда условий, в том числе от кинематической связи накатного инструмента с заготов­ кой, точности конструкции инструмента, правильности выбора режи­ мов накатывания, правильности установки инструмента относи­ тельно заготовки, точности размеров заготовки под накатку, вида

подачи, жесткости системы стан — заготовка — валок. Отмечено,

что завышение скорости вращения валков ведет к незаполнению формы зуба, занижение же скорости уменьшает производительность

накатки, что особенно сказывается при горячей накатке деталей

мелких размеров (до диаметра 50 мм), когда запаса тепла в заго­ товке не хватит для окончания процесса накатки. Завышенные пода-

341

Таблица 55

Скорости вращения накатных валков и скорости подачи при горячей накатке стальных зубчатых колес

Скорости вращения валков в м.'сек и скорости подачи в мм]сек по данным

Примечание. В скобках указана скорость подачи.

чи валков или заготовки вызывают появление плен и чешуйчатости

на поверхности зуба вследствие быстрого внедрения зуба накатника

втело заготовки.

Втабл. 55 приведены применяемые в настоящее время скорости

вращения валков и скорости подачи при горячей накатке зубчатых

профилей. При горячей накатке (радиальной подачей) шестерен с модулем до 3 мм подача валков на полуоборот заготовки колеблет­ ся в пределах:

Большие значения подачи соответствуют началу накатки, мень­ шие— концу накатки.

Значения окружной скорости и скорости подачи валков при хо­ лодной накатке некоторых промышленных металлов и сплавов при радиальной подаче инструмента, приведены в табл. 56.

На точность размеров и чистоту поверхности накатного зуба влияет правильный режим нагрева. Следует иметь в виду следую­ щие особенности режима нагрева при накатке зубчатых профилей.

Оптимальной температурой нагрева под накатку при индукционном

342

методе будет 1050—1100°, а температурой окончания процесса 850— 950°. Окончание накатки при более низких температурах приводит

к нагартовке металла и плохому формованию зуба. Глубина про­

грева не должна превышать 3—4 модулей, при этом важно, чтобы тепло было сконцентрировано по кольцевой поверхности зубчатого колеса.

На получение правильной геометрии зуба влияет количество реверсов валков (попеременного вращения их то в оДну, то в дру­ гую сторону). Чем больше реверсов, тем правильнее и точнее полу­ чается профиль зуба. Однако реверсирование удлиняет процесс на­

катки: при горячей накатке оно ограничено падением температуры заготовки. ЦНИИТМАШ рекомендует применять при накатке колес с модулем до 3 мм 1—2 реверса, до 6 мм 2—3 реверса и до 10 мм

2—4 реверса. Реверсирование рекомендуется после внедрения вал­ ков в металл на глубину, равную 0,75 высоты зуба. При накатке мелкомодульных зубчатых колес реверсирование осуществляется

при обратном ходе валков на повышенных оборотах заготовки и ускоренной осевой подаче валков. Точность размеров накатанных зубчатых колес также зависит от правильного выбора диаметра за­

готовки, так как при заниженном диаметре заготовки наружный диаметр накатанных колес получается меньше требуемого, а при завышенном — излишек металла уходит в облой или вовсе не вы­

давливается. При определении диаметра заготовки исходят из сле­ дующих условий: сохранения постоянства объема деформируемого металла и отсутствия осевого удлинения заготовки в процессе на­ катки. Для определения диаметра заготовки под горячую накатку шестерен можно пользоваться следующей проверенной на практи­ ке формулой:

D3 = Dd + (0,36-н 0,56) Л4,

где D3—диаметр заготовки;

Dd — диаметр делительной окружности;

М — модуль.

По рекомендации НИАТ диаметр заготовки при холодной на­

катке мелкомодульных стальных зубчатых колес берется равным диаметру делительной окружности накатываемого зубчатого коле-

343

са, выполненному с допуском ходовой посадки 2-го класса точности.

При этом высота зуба после накатки превышает высоту зубьев го­

товой шестерни, т. е. получается припуск под шлифовку зубьев по наружному контуру. Диаметр заготовок из медных и алюминиевых

сплавов рекомендуется делать на 0,5—0,6 модуля меньше диаметра делительной окружности зубчатого колеса.

При радиальной подаче геометрия накатного зуба может на­ рушиться, если высота венца заготовки под накатку выбрана непра­ вильно. Высота венца в основном зависит от размеров накатных валков, нагретая заготовка должна свободно разместиться между ребордами валков. Высота заготовки для накатки радиальной по­ дачей определяется по формуле

„ В — (0,2-=-0,3)

1 + at-

где В — высота накатного валка;

a — коэффициент теплового расширения; t—температура нагрева перед накаткой.

При накадке с осевой подачей высота венца заготовки не зави­ сит от размеров накатных валков, поэтому она может быть принята равной высоте готовой детали с припуском на последующую меха­ ническую обработку.

На точность накатанных зубчатых шестерен оказывает влияние также форма заготовок. В настоящее время накатке подвергаются два типа зубчатых колес: плоские и со ступицей. Плоские шестерни

удобно накатывать с осевой подачей. В этом случае заготовкой служат обработанные по наружному диаметру и торцам шайбы, которые собираются в стопку высотой 150—170 мм. Заготовка мо­ жет быть получена также точной штамповкой, как это, например,

предусмотрено в указанном выше технологическом процессе Оргстанкинпрома.

Набор заготовок в стопки может осуществляться на базе цент­ рирующих впадин и выступов в каждой заготовке, предварительно

товок при наборе в стопки довольно жесткие и определяются тре­ бованиями: непараллельности торцов не свыше 0,2 мм, эллиптич­ ности по наружному диаметру до 0,1 мм и неконцентричности наружного диаметра относительно центрирующих выступов и впа­ дин не более 0,05 мм.

Размерная и конфигурационная точность накатанных зубчатых профилей требует соблюдения определенных условий и правил при

конструировании зубонакатного инструмента.

Диаметр валка должен учитывать тепловое расширение, которое имеет заготовка при температуре окончания накатки. Толщина зуба накатного валка должна обеспечить беззазорное зацепление с зу­

бом заготовки, с учетом последующих доделочных операций (ше­ вингования, шлифования и др.). Для получения нормальной шири-

344

Таблица 57

ны впадины на накатываемой шестерне зуб инструмента должен быть тоньше. Поправка на утонение зуба определяется в зависи­ мости от модуля, жесткости системы стан — заготовка — инструмент и теплового расширения заготовки в конце накатки. При работе на

промышленном стане ЦКБММ-22 поправка S на толщину зуба

валка берется при М = 1 н- 1,75 мм 3 = 0,465/; при М = 3 мм S =

= 0,472/, где / — шаг.

На других станках поправка должна устанавливаться опытным путем при наладке стана. Точность изготовления всех элементов

зубонакатного инструмента должна быть не ниже 2-го класса.

Профильная поверхность зубьев валка должна быть отшлифована и тщательно отполирована.

При горячей накатке зубчатых колес с осевой подачей основная работа по формованию профиля зуба осуществляется конусной (заходной) частью валка (см. табл. 57), длина образующей кото­ рой на действующих в промышленности инструментах берется АВ от 12 до 15 м. Обратный (выходной) конус размером СД от 5 до

10 мм дается для облегчения выхода инструмента из накатываемой заготовки.

В табл. 57 и 58 указаны основные размеры различных валков,

применяемых на заводе «Красный металлист», а в табл. 59 — до-

345

Таблица 58

Таблица 59

Данные о точности проверенной партии годных зубчатых колес с модулем

346

Продолжение табл. 60

1. Термообработка по инструкции: температура подогг ева 500 —600° окончательного нагрева 1050±10° с охлаждением в масле комнатной температуры

2.После шлифовки диаметра D и торцов клеймить на торце электрографом № по порядку, модуль и число зубьев; место клеймения заполировать.

3.Допустимое биение окружности выступов диаметра D не более 0,01 мм.

4.Фаски под углом 15° делать после шлифовки и проверки профиля зуба.

5.Нарезку зубьев производить после термообработки на станке типа 5832 завода „Комсомолец".

6.Разность соседних окружных шагов 0,011 мм.

7.Накопленная погрешность основного шага 0,030 мм.

8.Ошибка перемещения колеса за 1 оборот 0,030 мм.

9.Предельное отклонение направления зуба на длине 100 мм 0,025 мм.

10.Проверить магнитным контролем отсутствие трещин на зубьях.

11.При заточке угла 5 ось прокатника устанавливается под углом ср к поверхности стола станка.

12.Заточка зубьев под углом 3 должна быть строго симметричной,

ю/"х-___ D А 1 . A Q JU .•

14.После заточки заходных кромок зубьев поверхности полировать гибким полировальником, чистота обработки VVV V 10. Примечание. В случае необходимости допускается изменение числа зубьев z с последующим пересчетом размера

стираемая точность горяченакатанных зубчатых колес на стане ЦКБММ-22.

Для предотвращения утечки металла в облой и получения чис­ той поверхности торца при накатке с радиальной подачей валки должны иметь реборды, внешний диаметр которых должен пере­ крывать зону деформации.

В табл. 60 показаны данные, характеризующие валки для хо­ лодной накатки с исполнительными размерами и техническими условиями. Особое внимание обращается на правильную заточку заходных кромок зубьев и чистоты обработки рабочих поверхностей валка. Фаски, заточенные под углом 8 (табл. 60), должны быть расположены строго симметрично относительно впадин зуба. После заточки необходимо притупить острые кромки и грани на заходной части. Зубья валка должны быть отполированы, особо тщательно полируются заходные участки.

Все виды зубонакатного инструмента проходят термическую об­ работку до твердости HRc = 55: 60.

В табл. 60 приведена характеристика и области применения цилиндрических зубчатых передач 2, 3, 4-го классов точности,

зубья которых могут быть получены холодной или горячей накаткой

с последующей отделкой профиля или без дополнительной механи­ ческой обработки. В табл. 61 приводятся данные проверки партии годных зубчатых колес с модулем до 3 мм и диаметром до 150 мм,

накатанных вгорячую с осевой подачей на стане ЦКБММ-22. Из табл. 61 следует, что точность накатанных колес лежит в пределах 3-го и 4-го классов. По данным одного научно-исследовательского

института холодная накатка шестерен с модулем до 1 мм при осе­ вой подаче обеспечивает получение 2-го класса точности. 2-й класс

Таблица 61

Характеристика и область применения цилиндрических зубчатых передач 2, 3 и 4-го классов точности, зубья которых могут быть получены холодной или

349

точности может быть обеспечен и при горячей накатке (с гидро­ очисткой и индукционным нагревом) с последующей холодной ка­

либровкой на калибровочном накатном стане (Оргстанкинпром).

Чистота поверхности зубчатых профилей, накатанных в холод­

ном состоянии, соответствует 8—9-му классам. При накатке в горя­ чем состоянии на действующих станах чистота поверхности соот­ ветствует 5—6-му классам. В настоящее время ведутся эксперимен­ тальные работы по повышению чистоты поверхности при горячей накатке до 7—8-го классов.

Метод накатывания, обеспечивающий получение зубчатых про­

филей без снятия стружки (или с незначительной по величине стружкой), открывает большие возможности в машиностроительной промышленности и должен найти широкое применение.

РОТАЦИОННАЯ ПУЛЬСИРУЮЩАЯ КОВКА

Метод получения точных изделий ротационным пульсирующим обжатием имеет 100-летнюю давность. Однако только за послед­ ние годы начали выявляться его большие технологические воз­ можности. В машиностроительной промышленности СССР рота­ ционным пульсирующим обжатием изготовляются многие изделия, в том числе: иглы швейные, иглы трикотажные, мотоциклетные спицы, штифты для часов, шпиндели прядильных веретен.

На ротационно-обжимных станках можно успешно изготовлять

режущий инструмент с цилиндрическими хвостовиками и конуса­

ми Морзе (сверла, развертки, метчики, фрезы и др.), слесарный инструмент, трубки разного сечения, газовые баллоны, внутреннее профилирование труб, обжатие плакированных деталей, сборные детали и пр.

Пульсирующим обжатием достигается размерная точность в пределах 3—4, а для мелких 2-го классов, при чистоте поверхно­

сти, квалифицируемой по 8-му классу. Обжатая круглая деталь

имеет гладкую полированную поверхность, почти свободную от

эллипсности и конусности. Таким образом, для ряда деталей ме­

тод ротационного обжатия заменяет токарную обработку и . шли­ фовку.

Ротационное обжатие производится на станках, главной частью

которых является головка, показацная на фиг. 192. Обжимаемая

заготовка (пруток, труба) путем осевой подачи вводится внутрь

пустотелого шпинделя 1 внутри корпуса 3. К корпусу прикреплен

барабан 4, в который запрессовано закаленное кольцо 5. По внут­

ренней поверхности кольца катятся ролики 6, заключенные в сепа­

ратор 7. Шпиндель 1 имеет на переднем конце утолщенную го­ ловку 2 с двумя взаимно-перпендикулярными диаметральными

пазами прямоугольного профиля, закрываемыми крышкой. В па­

зах скользят матрицы 8 и бойки 9, между которыми помещены регулировочные клинья или прокладки. При смыкании матрицы образуют ручей (очко), через который пропускается заготовка.

Вместе с бойками матрицы образуют штамп. Вращение шпинде-

350