книги из ГПНТБ / Якобсон, Михаил Осипович. Технология станкостроения

Недостатком этих методов шлифования зубьев является недоста­ точная стабильность точности обработки. Наибольшая точность достигается при обработке методом обкатки с единичным делением тарельчатым кругом (рабочий периметр этого круга минимальный) на станках наиболее короткой цепи обката, а также методом непре­ рывной обкатки червячным абразивным кругом; при осевом переме­

щении этот круг обладает большой износостойкостью и значитель­

ным периметром шлифования. Станки, работающие по методу копи­ рования фасонным кругом, дают меньшую стабильность по точно­ сти обработки.

Зубчатые колеса средних размеров после шлифования имеют: ошибку основного шага в пределах 4 мк, ошибку профиля в преде­ лах ±3 мк, ошибку по разности соседних шагов в пределах 3—5 мк и накопленную ошибку окружного шага в пределах 10—20 мк.

Ниже дано сопоставление методов шлифования зубьев по ма­ шинному времени обработки одного зуба модуля 2—3 мм и дли­ ной 20 мм.

Следовательно, наиболее производительным является шлифова­ ние зубьев червячным абразивным кругом. Шлифование методом

обкатки с единичным делением осуществляется в 7—8 раз медлен­ нее, чем зубофрезерование.

Новые модели зубошлифовальных станков приспособлены для работы по автоматическому циклу. Так, в новой модели зубошли­ фовального станка фирмы Orcut подачи и число правок круга за­ даются заранее, программируются и повторяются в заданной по­ следовательности. Шлифовальный круг автоматически отводится,

правится и возвращается в рабочее положение в любой момент цик­ ла. Станок допускает легкую и быструю переналадку, что дает воз­

можность вести обработку как крупных, так и малых серий, с числом

деталей до 10.

На этом станке можно шлифовать зубчатые колеса диаметром 50—600 мм с модулем 1,5—12 мм и числами зубьев 10—150.

Получают распространение методы шлифования зубьев двумя параллельными абразивными кругами, расположенными через шаг шлифуемых зубьев, а также кругами, расположенными в двух смеж­

ных впадинах (фиг. 249).

При параллельном расположении двух кругов производитель­ ность шлифования зубьев по сравнению с обычным методом шли­

фования одним кругом значительно повышается.

Метод шлифования двумя кругами, расположенными в смежных впадинах, позволяет сократить число, проходов, поскольку один круг является черновым, а второй чистовым.

380

Зубошлифовальные станки имеют устройства для подачи охлаж­ дающей жидкости обычным способом и через шлифовальный круг, что предохраняет зубья колес от отпуска в процессе шлифования.

Зубошлифовальные станки мод. 5830, 5832 и 5833, изготовляе­ мые заводом «Комсомолец», предназначены для обработки непре­ рывным делением с помощью червячного абразивного круга при

Фиг. 249. Шлифование зубьев колес методом обкатки с единичным делением (один обкаточный ход):

а — при обычном методе шлифования; б — при новом методе шлифования двумя парал­ лельно расположенными кругами.

продольной подаче обрабатываемого зубчатого колеса. На этих станках на колесах с модулем до 1 мм зубья прорезаются абразив­ ным кругом в сплошном металле.

Станок мод. 5833 предназначен для обработки зубчатых колес диаметром до 320 мм и с модулем до 4 мм.

На зубошлифовальных станках мод. 5832 и 5833 правка червяч­

ного абразивного круга производится последовательно червячным

ичистовым дисковыми многониточными накатниками.

Взарубежной литературе появились сообщения о разработан­ ном фирмой National Broach новом методе отделки рабочего про­ филя зубьев цилиндрических колес хонингованием. Зубохонингова-

ние производят с целью удаления заусенцев и забоин на рабочем профиле, снижения погрешностей по основному шагу, по углу на­ клона зубьев и по биению и улучшения чистоты поверхности зубьев.

381

Режущим инструментом является геликоидальное колесо — зубча­ тый хон, изготовленный из пластмассы, пропитанной абразивом.

Зернистость абразива выбирается в зависимости от величины при­ пуска и требований к чистоте обработанной поверхности. Припуск под хонингование не должен превышать 0,025—0,05 мм.

Хонингование зубьев осуществляют на станке, аналогичном ше­ винговальному, но не имеющем механизма радиальной подачи.

Процесс хонингования зубьев производят при плотном беззазорном зацеплении хона с обрабатываемым зубчатым колесом. Во время хонингования обрабатываемое зубчатое колесо совершает, кроме

вращательного реверсируемого движения, также и возвратно-посту­ пательное движение вдоль своей оси.

Хонингование применяется для обработки колес с прямым и ко­

сым зубом, имеющих модуль 1,25—6 мм и угол наклона зуба до

60°. Обработка производится при обильном охлаждении для быст­ рого удаления металлической пыли с обрабатываемых поверх­ ностей.

Процесс хонингования зубьев осуществляется быстро: по опуб­ ликованным данным, зубчатое колесо с модулем 2 мм и 29 зубь­ ями обрабатывается в течение 25 сек.

Для осуществления этого нового процесса изготовляются зубо­ хонинговальные станки, предназначенные для обработки колес диа­ метром до 325 мм и шириной венца до 150 мм.

КАЧЕСТВО ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ЧИСТОТА РАБОЧЕГО ПРОФИЛЯ ЗУБЬЕВ

Качество изготовления зубчатого колеса определяется кине­ матической точностью, плавностью работы и полнотой контакта зубьев.

Кинематическая точность измеряется по колебанию межосево­

го расстояния в беззазорном двухпрофильном зацеплении за один оборот колеса, по колебанию длины общей нормали. Плавность работы измеряется по отклонению профиля от эвольвенты, по ко­ лебанию межосевого расстояния в двухпрофильном зацеплении на один зуб, по разности окружных шагов.

Контакт зубьев измеряется по точности направления зуба. От чистоты боковых поверхностей зубьев колес зависит износ (особен­ но в начальный период) и шум зубчатых передач. Основным пара­ метром, характеризующим шум, является амплитуда колебаний, измеряемая в децибелах. Другим параметром является частота

колебаний.

Реакция человеческого органа слуха на звуки различной ин­ тенсивности изменяется в зависимости от частоты колебаний в гер­ цах. Критический предел уровня шума, превышение которого мо­

жет вызвать повреждение органов слуха, составляет 95—ПО дб. Уровень шума зубчатых передач маталлорежущих станков при ско­ рости вращения колес до 15 м)сек колеблется от 70 до 80 дб. Чем чище боковые поверхности зубьев, тем меньше удельные давления,

382

тем больше смазка зубьев колес приближается к гидродинами­ ческой.

Шум зубчатых передач понижает работоспособность, раздра­

жает и утомляет рабочего, и поэтому проблема снижения уровня шума зубчатых колес весьма актуальна. Установлено, что непре­ рывный шум оказывает менее раздражающее действие, чем преры­ вистый или шум ударного характера.

Основной причиной шума зубчатых колес являются колебатель­ ные процессы, возникающие при работе зубчатых передач. Коле­

бательные процессы происходят из-за погрешностей изготовления зубчатых колес и неравномерности нагрузки. Основными погрешно­ стями зубчатых колес, вызывающими их шум, являются погрешно­

сти шага зацепления, макро- и микроотклонения рабочего профиля.

Ошибки шага зацепления и ошибки рабочего профиля обусловли­ вают силовые импульсы, вызывающие колебания поверхностей зубьев. Вызывающая колебания неравномерность нагрузки зависит от силы трения контактирующихся эвольвентных поверхностей и изменения ее направления. Сила трения в большой степени зави­ сит от шероховатости рабочих профилей зубьев.

Чистота боковой поверхности зубьев колес до сих пор опреде­ лялась визуально, что в ряде случаев приводило к ошибкам в ее оценке. Обычно шероховатая блестящая поверхность всегда полу­ чала более высокую оценку чистоты, чем гладкая матовая по­ верхность.

Для установления чистоты поверхности зубьев колес, получаю­ щейся после их чистовой отделки, применяют способ снятия слепков с контролируемой поверхности зубьев. На слепках-плен­ ках получается негативный отпечаток поверхности, который затем измеряется оптическими приборами: двойным микроскопом и интер­ ференционным микроскопом с иммерсионной камерой. Однако полу­

чаемые по этому способу результаты оценки чистоты поверхности обычно занижны на 5—7%. Слепки-пленки снимались с разных уча­ стков зубчатого колеса. Измерения показали, что высота микроне­ ровностей в разных участках поверхности зуба одного и того же зубчатого колеса после чистовой отделки (шлифованием, шевинго­

ванием) не одинакова, хотя неоднородность микрорельефа гораздо­ меньше, чем на поверхности, обработанной зубофрезерованием или зубодолблением.

После шлифования зубьев методом обкатки образующиеся сле­ ды обработки не перекрещиваются, поверхность зубьев получает­

ся более однородной и. более высокой чистоты (Нср = 1-5-3 мк), чем у колес, при шлифовании зубьев которых следы обработки пе­ рекрещиваются. При тщательном шлифовании методом обкатки на поверхности зубьев колес можно получить высоту микронеровностей Нср = 0,2 ч- 0,5 мк. Чистота шевингованной поверхности зубьев колес

оказывает состояние режущих кромок шевера. При обработке но-

383

вым или переточенным шевером чистота обработанной поверхно­ сти хуже, чем при обработке шевером, который некоторое время прирабатывался. Изношенный шевер также ухудшает чистоту по­ верхности.

Обкатка зубчатых колес улучшает чистоту поверхности, однако

на поверхности зубьев часто остаются следы предшествующей

обработки.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОДНОВЕНЦОВЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Изготовление цилиндрических зубчатых колес в автоматизи­ рованном производстве связано со значительными технологически­ ми трудностями, к их числу относятся сложная геометрическая форма профиля зубьев колес, затруднения с ориентацией обра­ батываемых деталей при их изготовлении и высокие требования, предъявляемые к точности формы, размерам и чистоте обработки.

ЭНИМ.С построил типовую автоматическую линию для произ­ водства одновенцовых зубчатых колес с наружным диаметром 80— 250 мм и модулем 2—5 мм.

Автоматическая линия предназначена для обработки 10 наи­

менований одновенцовых цилиндрических зубчатых колес 2-го класса точности для коробок скоростей и подач токарно-винторез­

ного станка (табл. 68).

Создание автоматической линии для обработки зубчатых ко­ лес токарно-винторезного станка мод. 1К62 было осложнено двумя обстоятельствами:

1.Линия предназначена для изготовления 10 наименований технологически сходных зубчатых колес, и поэтому в ней должна

быть обеспечена наиболее легкая переналадка автоматической си­ стемы при изменении объектов обработки.

2.При неавтоматизированном крупносерийном производстве зубчатых колес средних размеров, подобных приведенным в табл. 68, затраты времени на вспомогательные операции — установку,

крепление и транспортирование обрабатываемых колес—незначи­ тельны по сравнению с штучным временем; следовательно, авто­ матизация этих вспомогательных процессов может дать незначи­

тельную эффективность.

При производстве зубчатых колес небольших размеров авто­ матизацией вспомогательных операций, занимающих значительный удельный вес в штучном времени, можно получить большую рен­ табельность.

Большинство зубчатых колес токарно-винторезного станка мод. 1К62, предназначенных для производства в автоматической

линии, имеет на торцах выемки. Эти углубления в торцах зубчатых

колес коробки скоростей на станкостроительных заводах обра­ батывают, так как они не могут быть получены с достаточной

точностью при штамповке, в подкладных или закрытых штампах под молотом, а неравномерное распределение металла в выемках

может оказать существенное влияние на неуравновешенность шпинделя станка.

384

Приме ч а н и е. Зубчатые колеса должны быть ВЫПОЛ чены по 2-му классу точно сти.

Технология автоматизированного производства предусматри­ вает применение наиболее прогрессивной и экономичной заготовки, высокую степень концентрации операций, применение прогрессив­

ных методов обработки, предусматривающих использование высо­ копроизводительного оборудования, высокопроизводительных и из­ носостойких режущих инструментов, применение скоростных режи­ мов резания, выбор технологического маршрута и технологических баз, обеспечивающих получение деталей стабильной точности, удоб­ ную их транспортировку и загрузку на рабочие позиции.

Автоматическая линия для обработки зубчатых колес состоит

из трех участков: первый предназначен для механической обработ­ ки до термической, второй для термической обработки и третий длр механической обработки после термической.

В автоматической линии обработки зубчатых колес применены прогрессивные процессы механической обработки, обеспечивающие

синхронизацию технологических операций, высокую производитель­ ность и сокращенный цикл производства детали.

При разработке линии особое внимание было уделено вопросу получения однородных высококачественных заготовок со стабиль­

ными размерами и небольшими припусками, с тем чтобы можн(>

было осуществлять механическую обработку на высоких режимах и исключить механическую обработку углублений на торцах зубча­ тых колес. Этой цели отвечают заготовки, штампованные на криво­ шипных ковочных прессах.

Изучение влияния возможной неуравновешенности штампованной

заготовки с углублениями на торцах на вибрацию шпинделя станка

показало, что в заготовках, получаемых штамповкой на прессах, можно отказаться от механической обработки торцовых углубле­ ний. Применение заготовок, штампованных на кривошипных ковоч­ ных прессах, повышает коэффициент использования металла на

10—12% по сравнению с заготовками, полученными на молоте. Механическая обработка зубчатых колес в автоматической ли­

нии первого участка производится на новых разработанных

Эти автоматы широкого назначения особо жесткой конструкций

дают возможность концентрировать операции обработки зубчатый

колес и применять высокопроизводительные режимы резания.

Оборудование этой линии может быть также использовано для работы вне линии. Особенностью автоматической линии является вертикальное расположение оси обрабатываемой заготовки.

Механическая обработка зубчатых колес (фиг. 250) на первом участке автоматической линии производится по технологическому маршруту, приведенному в табл. 69. Маршрут приведен для штам­ пованных заготовок, полученных на молоте.

На фиг. 251 приведена компоновка первого участка автоматиче­ ской линии.

Первая операция производится на вертикальном одношпиндель­ ном многорезцовом расточном автомате мод. Э101 (фиг. 221), снаб-

1 Черновая обработка наружной поверхности и отверстия с

одной стороны

2 Черновая обработка наружной поверхности и отверстия с

другой стороны

Контроль

389