книги из ГПНТБ / Якобсон, Михаил Осипович. Технология станкостроения

'изготовляют по 1-му классу точности и 60—70% — по 2-му классу точности.

Двухвенцовые зубчатые колеса в зависимости от способа зубонарезания классифицируют по следующим технологическим приз­ накам: по расстоянию между венцами и по соотношению между

■ботки. В технологических конструкциях зубчатых колес для умень­ шения их веса торцовые поверхности выполняют не сплошные, а с

выточками. Эти углубления на торцах зубчатых колес во многих ■случаях могут быть получены при штамповании заготовок в закры­ тых штампах. Таким образом, наряду с экономией металла, дости­

гается также снижение трудоемкости механической обработки торцов.

Технологичные конструкции зубчатых колес должны также обеспечивать возможность получения требуемой точности обработ­ ки при наименьших затратах времени. Так, например, для точно­ го базирования заготовки зубчатого колеса при зубообразовании торец венца колеса и торец ступицы желательно распологагь в од­

ной горизонтальной плоскости, что должно быть предусмотрено конструкцией колеса. В центральных отверстиях зубчатых колес необходимы фаски и притом такого размера, чтобы они перекрыва­ ли шлицевое отверстие или шпоночную канавку. Подобные фаски позволяют с большой точностью подрезать торцы заготовок зубча­

тых колес на оправке и облегчают условия ввода протяжки в обра­

батываемое отверстие, повышая тем самым ее стойкость. Примеры технологически отработанных конструкций одновенцовых цилинд­ рических зубчатых колес приведены на фиг. 216.

В некоторых случаях целесообразно двухвенцовые зубчатые колеса изготовлять не цельными, а составными (фиг. 217). В каж-

330

Таблица 58

Классификация двухвеицовых зубчатых колес по технологическим признакам

■ V7?

ггУ S)

331

дом отдельном случае необходимо произвести тщательный рас­ чет, в какой мере сборные конструкции двухвенцового блока, со­ стоящие из плоского венца и одновенцового зубчатого колеса СО' ступицей, соединяемых с помощью втулки и гаек, а также кон­

струкции блока из большого колеса, напрессованного на втулку колеса со значительным меньшим по диаметру зубчатым венцом, сокращают трудоемкость обработки и снижают расход металла по сравнению с обычными конструкциями цельных многовенцовых ше­ стерен.

МАТЕРИАЛЫ И ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Материалы. Зубчатые колеса металлорежущих станков изготов ляют из конструкционныхсталей, серого чугуна, бронзы и слои­ стых пластических масс. Конструкционные углеродистые и легиро­ ванные стали являются основными материалами.

В современных станках большинство зубчатых колес (свыше

12ХНЗ и др. Сталь 18ХГТ благодаря наличию титана (0,06—0,12%) обладает повышенной прокаливаемостью и прочностью и малой чувствительностью к перегреву. Сталь 40ХГТ с несколько большим содержанием углерода, чем сталь 18ХГТ, применяют для сильно нагруженных зубчатых колес с модулем свыше 5.

Хромоникелевая цементуемая сталь 12ХНЗ может быть заме­ нена низколегированной высокопрочной бористой сталью 20ХГР.

Зубчатые колеса для станков средних размеров обычно имеют небольшой вес. Стоимость материала для зубчатых колес, изготов­ ляемых в крупносерийном производстве, составляет 50—55% от общей стоимости зубчатого колеса,, а для зубчатых колес, выпускае­ мых в серийном производстве, 30—35%. Во многих случаях эконо­ мически целесообразно изготовление зубчатых колес из высокока­ чественных легированных сталей, значительно повышающих срок службы зубчатых колес и надежность в эксплуатации.

Из серого чугуна СЧ 15-32 и СЧ 21-40 изготовляют венцы-зуб- чатых колес, работающих при малых окружных скоростях и пере­ дающих небольшие усилия.

Бронза применяется для червячных и винтовых колес. Колесо из бронзы обычно входит в зацепление со стальным или чугун­

ным червяком или колесом, изготовленным из пластмассы.

В станкостроении наибольшее распространение получила оло-

332

вянистоцинковосвинцовистая бронза Бр. ОЦС, 6-6-3 (5—7% Sn, 5—7% Zn, 2—4% Pb). Для ответственных зубчатых передач, рабо­ тающих при высоких контактных напряжениях и при высоких ско­ ростях скольжения (до 6—10 м/сек,), применяют оловянистую брон­

зу Бр.ОФ 10-0,5 (9—10% Sn и 0,2—0,8% Р).

Зубчатые колеса, работающие при высоких окружных скоростях

(до 40—50 м/сек), изготовляют из пластических масс. Эти колеса ■отличаются бесшумностью и плавностью передачи, способностью

гасить вибрации и высокой износостойкостью.

С зубчатыми колесами из пластических масс сцепляются колеса из закаленной стали или твердого чугуна.

Заготовки. Расход металла на изготовление зубчатого колеса и трудоемкость его механической обработки в большой степени за­ висят от принятого способа (получения заготовки. Выбор способа по­ лучения заготовки для зубчатого колеса зависит от материала, раз­ меров, конфигурации колеса и масштаба выпуска.

В качестве заготовок для стальных зубчатых колес применяют поковки и нормальный прокат.

Применение ограниченного количества марок стандартных кон­

струкционных углеродистых и легированных сталей, особенности

термической и механической обработки которых хорошо изучены, дает возможность получать высококачественные заготовки, однород­ ные по свойствам и структуре.

Цилиндрические зубчатые колеса диаметром до 50 мм, имеющие различную конфигурацию, а также плоские зубчатые колеса без ступицы диаметром до 65 мм целесообразно изготовлять из прутка или отрезанной от прутка штучной заготовки. Изготовление подоб­ ных колес из штучных заготовок в ряде случаев экономичнее, чем из прутка.

Прутки перед их механической обработкой должны быть тща­ тельно выправлены и иметь один заточенный конец для зажима в цанговом патроне станка.

Цилиндрические зубчатые колеса больших размеров обычно из­ готовляют из поковок, получаемых разными способами, в зависи­

мости от масштаба выпуска: свободной ковкой, штамповкой в под­ кладных или закрытых штампах на паро-воздушных молотах, штам­ повкой на кривошипных ковочно-штамповочных прессах и штам­ повкой на горизонтально-ковочных машинах.

Поковки для зубчатых колес, получаемые осадкой на торец на молотах и прессах, изготовляют из штучной заготовки, отрезанной от прутка на дисковой пиле или ножницах. Резка на ножницах в 7—8 раз производительнее, чем на пиле. Резку прутков диаметром до 60 мм производят в холодном состоянии, а прутков диаметром свыше 60 мм — с подогревом в пламенных печах до температуры

300—500°.

Поковки для различных цилиндрических зубчатых колес, изго­ товляемых в мелкосерийном производстве, получают свободной ков­ кой в плоских бойках. Размеры подобных поковок находятся в пре­

делах 9—8-го класса точности. При изготовлении зубчатых колес из

333

поковок, полученных свободной ковкой, очень низок коэффициент

использования металла.

В подкладных штампах на ковочных молотах получают поков­ ки для зубчатых колес, изготовляемых в серийном производстве, а также поковки для плоских одновенцовых зубчатых колес и одно-

велики и быстро окупают­ ся в среднесерийном производстве. Точность размеров поковок, по­ лученных в подкладных штампах, лежит в пределах 9—7-го класса.

Коэффициент использования металла при ковке в подкладных штам­ пах составляет 0,3—0,45.

Под молотом в закрытых штампах получают штампованные за­ готовки одновенцовых и многовенцовых зубчатых колес в крупно­ серийном производстве. Процесс штамповки состоит из трех опера­

ций: осадки заготовки в торец, штамповки под молотом в закрытом штампе и обрезки заусенцев и прошивки центрального отверстия на обрезном прессе. Полученные в закрытых штампах поковки имеют размеры, точность которых находится в пределах 7—5-го класса.

На фиг. 219 показана полученная в закрытых штампах штам­ повка для одновенцового колеса со ступицей.

Применение закрытых штампов обеспечивает получение более

меньшим рассеянием величин припусков, что дает возможность об­ рабатывать эти заготовки при более высоких режимах резания, чем полученные в подкладных штампах.

Коэффициент использования металла при штамповке в закры­ тых штампах составляет 0,35—0,56. Штамповки изготовляют с про­ шитым центральным отверстием, если диаметр его более 25 мм.

Получение штампованных заготовок выдавливанием производит­ ся на кривошипных ковочно-штамповочных прессах мощностью 1000—5000 т. В связи с большой точностью обработки на таких

прессах, в некоторых случаях не уступающих процессу чеканки, можно получить на них заготовки, по размерам и форме приближа­ ющиеся к готовой детали.

334

Штггмповка на кривошипных прессах сравнительно со штам­ повкой на молоте имеет следующие преимущества:

1. Производительность в 1,5—2 раза выше, чем на молоте, вслед­ ствие большей быстроходности пресса; при штамповке на молоте заполнение ручья штампа происходит за несколько ударов, а на

прессе — за один нажим пресса; в ряде случаев производится одно­ временное выдавливание в нескольких ручьях.

Ф131-1

Фиг. 219. Поковка для зубчатого колеса, полученная в закры­ том штампе.

2. При штамповке на молоте деформирование заготовки и за­ полнение ручья штампа металлом происходит постепенно; при вы­ давливании на прессе происходит одновременная деформация всего

объема металла заготовки, который более интенсивно течет от цент­

ра к периферии.

3. Паро-воздушные молоты имеют более низкий к. п. д., чем - прессы.

4.Штамповка на прессе не требует рабочих высокой квалифика­ ции; процесс штамповки на прессе может быть автоматизирован.

5.При штамповке на прессе не происходит ударов, отрицатель­

но влияющих на эксплуатацию соседних агрегатов.

6.Сокращается расход металла на изготовление заготовки и по­

вышается срок службы штампа в связи с применением небольших штамповочных уклонов (2—4°), вследствие автоматического извле­ чения заготовки из ручья штампа с помощью верхнего и нижнего'

выталкивателей; в штампах для молотов эти уклоны достигают

7—9°.

Поэтому при штамповке под прессом можно устанавливать для поковок меньшие припуски под механическую обработку, чем при

штамповке на молоте в среднем на 30—40% (особенно для разме­ ров, перпендикулярных к плоскости разъема штампа и для сме­ щений) .

При штамповке на прессе можно получить более точную наруж­

ную конфигурацию заготовки и, в частности, выточки на торцах

335’

зубчатых колес с более точными размерами, исключив таким обра­ зом последующую механическую обработку выточек.

При штамповке на прессе заготовок для цилиндрических зубча­ тых колес экономия металла может составлять до 12% по сравне­ нию со штамповкой в закрытых штампах на молоте. В табл. 59 приведены сравнительные данные по штампованным заготовкам для зубчатых колес токарно-винторезного станка мод. 1К62.

При штамповке на прессах для уменьшения окалины целесооб­ разно применять безокислительный индукционный нагрев загото­

вок.

Так как стоимость прессов значительно выше, чем соответ­ ствующих им по мощности молотов, применение прессов в станко­ строении может быть эффективным при крупносерийном произ­

водстве.

Наряду со штамповкой на молотах и прессах в станкостроении применяется метод получения заготовок зубчатых колес путем го­ рячей высадки на горизонтально-ковочных машинах из прутка, предварительно нагретого в пламенной (мазутной, газовой) или

электрической нагревательной печи.

Этот способ получения поковок так же эффективен, как и штам­ повка на прессах. Для некоторых конфигураций и размеров зубча­ тых колес (табл. 60) при высадке на горизонтально-ковочной маши­ не получается более высокий коэффициент использования металла, чем при штамповке на прессе.

На горизонтально-ковочной машины применяют закрытые штам­ пы: штамповочные уклоны у получаемых поковок, за исключением внутренних полостей, весьма небольшие.

На горизонтально-ковочной машине после получения заготовки требуемой наружной формы производят также и сквозную прошив­ ку центрального отверстия, тогда как при штамповке на молоте или прессе прошивка отверстия является отдельной операцией, выполняемой обычно совместно с обрезкой заусенцев в комбиниро­ ванных штампах на прессах мощностью 150—200 т. На горизонталь­ но-ковочной машине производят также отрезку штампованной за­

готовки от прутка.

На фиг. 220 показана заготовка для шестерни — вала, получен­ ная путем горячей высадки на горизонтально-ковочной машине.

Вследствие высокой производительности, простоты обслужива­

ния и эксплуатационной надежности горизонтально-ковочные ма­ шины, допускающие возможность встройки в них электронагрева­ тельных устройств и осуществления таким образом механизации и даже автоматизации штамповки точных заготовок, могут быть от­ несены к прогрессивному оборудованию кузнечных цехов современ­ ных станкостроительных заводов.

Поковки, независимо от оборудования, на котором они полу­

чены, подвергают термической обработке — нормализации или от­ жигу для снятий напряжений и улучшения обрабатываемости.

Термическая обработка производится в пламенных или элек­ трических печах. После термической обработки поковки очищают

336

——------922J(2ta)~

339