книги из ГПНТБ / Шор Э.Р. Новые процессы прокатки

314 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

•соответствующем подборе температуры конца прокатки можно

получить шестерни с повышенной твердостью поверхности,

так что во многих случаях термическая обработка их не потре­ буется.

Промышленные станы для прокатки зубчатых колес. Первые образцы промышленных станов для прокатки зубчатых колес изготовлены по чертежам ВНИИМЕТМАШ. Станы имеют оди­ наковую конструкцию, но отличаются размерами. Основные ■части стана: рабочая клеть, насосная установка и главный при­ вод с двухступенчатым цилиндрическим редуктором.

Стан оборудован аппаратурой для нагрева заготовок токами высокой частоты. На стане возможна прокатка с осевой пода- -чей заготовки (прутковая прокатка) и с радиальной подачей

валков (штучная прокатка).

Прокатные валки представляют собой шестерни с тем же мо­ дулем, что и прокатываемые изделия; они изготовляются на

■обычных зуборезных станках. Нормальная стойкость валков со­

ставляет 3000—5000 шт. шестерен.

Технологический процесс изготовления зубчатых колес про­ каткой устанавливается в зависимости от размера и вида их, от требований, предъявляемых к шестерням, и от способа прокатки. В тех случаях, когда точность, обеспечиваемая прокаткой, яв­ ляется достаточной, процесс прокатки применяется как оконча­ тельная операция получения зубчатого венца. При более высо­ ких требованиях к точности шестерен процесс прокатки исполь­ зуется в качестве операции, заменяющей черновую нарезку зубьев.

На заводе «Красный металлист» принят прутковый способ прокатки, как наиболее соответствующий виду и размерам изго­ товляемых шестерен. Основные операции технологического про­ цесса изготовления шестерен с т=1,5 мм и диаметром началь­ ной окружности D„.o до 220 мм приведены в табл. 34.

Зуьбя прокатанных шестерен механической обработке не пбдвёргаются. Механическая обработка прокатанных заготовок

заключается в расточке внутреннего отверстия и обработке тор­

цов до нужных размеров. Вследствие сравнительно высокой точ­ ности наружного диаметра шестерен, обеспечиваемой прокаткой,

при расточке внутреннего отверстия за основу принимается ок­ ружность выступов.

Размеры и тип шестерен, изготавливаемых на Челябинском тракторном заводе, а также требования к их точности предопре­ делили целесообразность применения штучной прокатки с по­ следующей обработкой зубьев прокатанных шестерен. На заво­ де применяется следующий технологический процесс изготовле­ ния зубчатых колес с /71= 7 мм и числом зубьев zr=27 (табл. 35).

316 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

Кроме того, металл поверхности зубьев уплотняется на глу­ бину 0,5—0,6 лш. Наличие уплотненного слоя повышает проч­ ность зубьев прокатанных шестерен.

Испытаниями на усталостное выкрошивание поверхности зубьев шестерен из стали 45, прокатанных и дополнительно фре­ зерованных со снятием слоя толщиной 0,15 мм, был определен

предел усталости в 70 кг/мм2. Для фрезерованных шестерен из того же материала, испытанных в тех же условиях, предел уста­ лости был равен 53 кг/лш2.

Испытаниями на статический излом зубьев прокатанных и

фрезерованных шестерен установлено, что для излома зуба про­ катанных шестерен требуется усилие, в 1,5 раза превышающее усилие, требующееся для излома зубьев фрезерованных ше­

стерен.

• Точность прокатанных шестерен, изготовленных прутковым

методом, соответствует III—IV классам точности. Шестерни,

изготовленные штучным методом прокатки, имеют более низ­

кую точность и должны подвергаться чистовой обработке по зубу.

По чистоте поверхности профиля зубьев прокатанные шестер­ ни, как правило, лучше фрезерованных и соответствуют VI— VII классам чистоты. Поверхность зубьев обычно бывает пок­ рыта тонким слоем окалины и имеет гладкую поверхность, как у прокатанного листового материала.

Стан ЦКБММ-13

ствления штучного способа прокатки валкам и заготовке сооб­ щается вращение с определенными скоростями; вращающиеся валки сближаются в направлении на заготовку и, деформируя ее нагретую поверхность, образуют на ней зубья. Кинематиче­ ская схема стана ЦКБММ-13 приведена на рис. 175, общий вид его — на рис. 176. Рабочая клеть стана имеет три ходовых вин­

та большого диаметра с правой и левой нарезкамщ по которым перемещаются две каретки с установленными иа них прокатны­

ми валками. Ходовые винты приводятся во вращение от отдель­ ного двигателя через червячно цилиндрический редуктор. В за­ висимости от направления вращения ходовых винтов каретки могут одновременно приближаться или удаляться от заготовки, закрепленной в зажимном механизме стана (суппорта), располо­ женном на середине стана. Вращение валкам передается через

скользящие по трансмиссионному валу цилиндрические шестер­ ни. Каждая каретка имеет три гайки, неподвижно закрепленные

к каретке и расположенные по треугольнику таким образом, что

давление металла на валки всегда распределяется внутри этого треугольника. Такое расположение, а также точная посадка га­ ек на нарезке штанг, препятствуют перекосу кареток во время

прокатки.

Рис. 175. Кинематическая схема стана ЦКБММ-13:

I — левая каретка; II — правая каретка; I — конические шестер­ ни; 2 — шлицевый валик; 3 — муфта для настройки прокатных валков; 4 — ходовой винт; 5 — прокатные валки; 6 — механизм зажима заготовки; 7 — делительная шестерня (при штучном ме­

Угловая установка относительно друг друга производится с помощью специальной муфты, допускающей поворот одной по­ ловины муфты по отношению к другой на некоторый угол.

От трансмиссионного вала вращение передается также на де­ лительный механизм через пару конических колес. Делительный механизм воспринимает значительную часть крутящего момента,

действующего на валик.

Зажим заготовки на столе суппорта осуществляется верхним диском посредством гидравлического цилиндра.

Рабочие валки стана приводятся от электродвигателя посто­ янного тока. Скорость вращения валков регулируется в диапа­ зоне 1 :2.5. Для обеспечения возможности регулирования ско­ рости и быстрого реверсирования валков управление двигателем

■318 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

выполнено по системе генератор-двигатель. Управление генера­ тором осуществляется с помощью электромащиннрго усилителя. В управлении двигателем предусмотрен режим работы стана с вращением валков в одну сторону на определенное число оборо­ тов и на такое же число оборотов в другую сторону (реверс).. Реверсы двигателя могут производиться универсальным пере-

Рис. 176. Стан для прокатки шестерен

ключателем или автоматически с помощью командо-аппарата,

соединенного с редуктором главного привода через кинематиче­ скую передачу. Мощность двигателей главного привода состав­

ляет 45 л. с.

Привод механизма подачи валков осуществляется от элект­ родвигателя постоянного тока, регулируемого по скорости в пре­ делах 1 : 10. Управление двигателем подачи валков осуществле­ но по системе генератор-двигатель с электромашинным усилите­

лем. Выбор скорости двигателя подачи производится с помощью универсального переключателя.

'Максимально допустимое расстояние между осями валков,

при их разведении ограничивается конечным выключателем, на

чи валков в начале прокатки о =1,5 мм на '/2 оборота заготовки;

скорость вращения валков-—в начале прокатки л=5-т-6 об/мин

ив конце прокатки п = 12—15 об/мин.

Втабл. 36 приведены сравнительные данные по изготовле­

нию шестерен способом прокатки и зубофрезерованием на Че­

лябинском тракторном заводе.

320 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

Интенсивная пластическая деформация, которая происходит при образовании зубьев, способствует получению качественного

металла в зубчатом венце.

Уплотнение поверхностного слоя благоприятно сказывается

на механических показателях прокатанных шестерен, повышает

предел их усталостного выкрошивания, износоустойчивость зубьев прокатанных шестерен и механическую прочность.

Во ВНИИМЕТМАШ проведено испытание по определению предела усталостного выкрошивания поверхности зубьев прока­

танных и фрезерованных шестерен, изготовленных из стали мар­ ки 45. Испытания как прокатанных, так и фрезерованных шесте­ рен проводились ма специально сконструированной для этой це­ ли установке в совершенно одинаковых условиях. Заготовки для всех шестерен были изготовлены из одной поковки. Шестерни изготовлялись способом прутковой прокатки. После прокатки

зубьев заготовки остывали на воздухе и в дальнейшем термиче­ ской обработке не подвергались. Твердость прокатанных шесте­ рен была равна 300—250 Нв. Для достижения такой же твердо­

сти у фрезерованных шестерен заготовки для их изготовления подвергали нормализации. В качестве показателя наступления поверхностной установки зубьев принималось начало прогрес­

Качество зубьев прокатанных шестерен в значительной сте­ пени определяется правильно выбранным наружным диаметром и шириной исходной заготовки. Теоретический диаметр заготов­ ки определяется из условия, что объем металла, вытесняемый из впадины от основания до окружности заготовки, полностью пере­ мещается в головку зуба от окружности заготовки до вершины.

Однако при деформировании .венца заготовки часть металла те­ чет в осевом направлении. Этот металл не участвует в образо­ вании зуба, в результате чего прокатанные зубья не заполняют­ ся по краям. Увеличение исходной ширины заготовки обеспечи­ вает полное заполнение зубьев по ширине, но приводит к обра­ зованию облоя на торцовых поверхностях заготовки. Поэтому

на практике для ограничения течения металла в осевом направ­

лении применяют специальные торцовые шайбы, закрепленные на валках, или холостые ролики, которые монтируются на спе­ циальных рамах. При применении боковых ограничивающих уст­ ройств ширина заготовки должна быть меньше ширины зубча­ того венца на величину 0,154-0,25 модуля. Боковой зазор между

торцом заготовки и ограничивающими устройствами обеспечива­ ет хорошее заполнение зубьев и уменьшает трение на торцах. Диаметр заготовки должен выбираться большим, чем диаметр делительной окружности, на величину 0,5—0,6 модуля, с учетом утечки металла за счет осевой деформации и появления облоя.

Увеличение диаметра исходной заготовки компенсирует так­ же осадку всего зубчатого венца. Как правило, у шестерен зуб­

чатый венец соединяется со ступицей сравнительно тонким дис­ ком, который не может при прокатке препятствовать осадке венца.

Поэтому при прокатке шестерен на Челябинском заводе при­ меняются специальные упорные стаканы, исключающие ради­

альную осадку венца.

Существенное влияние на течение металла и образование зу­ ба при прокатке шестерен оказывают силы трения, возникающие между зубьями валков и заготовки. Силы трения способствуют неравномерному росту зуба; на участках, где силы трения на­ правлены против течения металла, они препятствуют его переме­ щению, и наоборот. Неравномерный рост боковых профилей зубьев приводит к появлению дефектов при обжатии головки зу­ ба впадиной валка.

С целью уменьшения сил трения при прокатке применяется технологическая смазка, состоящая из смеси графита с маслом

и водой. Применение смазки изменяет характер течения металла; рост зубьев с обеих сторон становится более равномерным.