8.3. Технология обработки зубчатых колес

В зависимости от формы кривой профиля зуба различают три вида зацеплений зубчатых передач: циклоидное, зацепление Новикова и эвольвентное. Широкое распространение получило эвольвентное зацепление, т.к. оно в наибольшей степени удовлетворяет требованиям по плавности и точности, а также технологичности. Зубчатые колеса в свою очередь подразделяются на цилиндрические (прямозубые, косозубые и шевронные с внешним и внутренним зацеплением), конические (с прямыми, косыми и круговыми зубьями) и червячные (кинематические и силовые).

Назначение. Зубчатые зацепления применяют для передачи вращательного движения и крутящего момента между параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями валов, а также для преобразования вращательного движения в поступательное. По ГОСТ 1643-81 установлено 12 степеней точности зубчатых колес (в порядке убывания точности от 1 до 12). Различают два вида передач: силовые и кинематические. К первым предъявляются повышенные требования по износостойкости, плавности и бесшумности работы, ко вторым – по нормам точности.

Заготовки для зубчатых колес. В зависимости от служебного назначения зубчатые колеса изготавливают из углеродистых и легированных сталей, реже – из чугуна, пластических масс и бронзы. В крупносерийном и массовом производстве заготовки получают штамповкой в подкладных штампах, штамповкой в закрепленных штампах, а также литьем в песчаные и металлические формы.

В мелкомасштабном производстве применяют менее совершенные методы: свободная ковка на молотах, горячая штамповка, поперечно-клиновая прокатка, горячая высадка, отрезка от круглого проката, методы порошковой металлургии.

Вопросы базирования. Конструкторскими базами для большинства зубчатых колес являются посадочное отверстие и торец. В целях обеспечения принципа совмещения баз их целесообразно выбирать и в качестве основных технологических баз. Черновыми базами при их формировании должны служить, как правило, наружный диаметр заготовки и один из торцов. На этапе окончательной обработки посадочного отверстия базирование осуществляется по сформированному зубчатому венцу, а его окончательная обработка снова по посадочному отверстию.

Технологический процесс. На начальном этапе формируются основные технологические базы. В единичном производстве они обрабатываются последовательно на универсальных токарных станках. В серийном производстве обработку ведут на токарных станках с ЧПУ (16К20Ф3) или на многошпиндельных вертикальных токарных полуавтоматах (1К282, 1К284) с установкой заготовки по наружному диаметру.

Далее обработка осуществляется при установке на основные базы. Снятие основного припуска разделяется на черновую (с одной и другой стороны) и чистовую (с одной и другой стороны) обработки. Это разделение необходимо для уменьшения влияния на точностные характеристики т.н. «технологической наследственности», связанной с перераспределением внутренних напряжений в материале детали.

На следующем этапе осуществляется весь комплекс дополнительных работ, связанных с использованием лезвийного инструмента (обработка шпоночных пазов, шлицев, канавок, резьб, фрезерование лысок и т.д.).

Далее формируется лезвийным инструментом зубчатый венец (черновое и чистовое зубофрезерование, зубодолбление, зубозакругление, шевингование). В единичном производстве зубчатый венец может быть сформирован методом копирования на горизонтально- или вертикально-фрезерных станках дисковыми или пальцевыми модульными фрезами.

Перед термообработкой (если она требуется) шлифуется наружный диаметр венца и торец (противоположный основной базе), а после ТО – шлифуются основные базы. Колесо устанавливается на восстановленные основные базы и производится окончательная обработка (шлифование) зубчатого венца. Зубошлифование может быть заменено зубохонингованием.