Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

поверхностных свойств - меньшая шеро­ ховатость на активных участках профиля в сравнении с вершинными и переходными участками;

свойств внутренних слоев - более высо­ кая твердость слоев, прилегающих к поверх­ ностям по сравнению с твердостью сердцеви­ ны.

Поверхности активных участков зубьев представляют собой одноили многопарамет­ рические огибающие, имеющие в общем слу­ чае двойную кривизну. Для вершинных и переходных участков это требование является не обязательным.

Точность выполнения геометрии актив­ ных участков зубьев должна соответствовать одной из 12 степеней. Регламентируются по­ казатели кинематической точности, плавности работы передачи, пятна контакта и бокового зазора. Наиболее точные колеса относятся к 1-й степени точности.

Параметры шероховатости поверхностей зубьев, как правило находятся в пределах от Rz 140 до Ra 0,1 мкм; твердость материала в состоянии поставки до HRC>62. Глубина и степень наклепа, их расположение на зубьях определяются условиями эксплуатации пере­ дачи.

Применяются зубчатые колеса, размеры которых составляют от 1...2 мм до 20...30 м.

В основе методов обработки зубьев зуб­ чатых колес лежат физические и химические эффекты взаимодействия заготовок с полями, средами или твердыми телами.

С помощью полей обеспечивают отдель­ ные свойства внутренних и поверхностных слоев, а с помощью сред и твердых инстру­ ментов еще и геометрию зубьев.

Наиболее часто воздействием полей обеспечивают:

термическую обработку для изменения твердости материала;

магнитную обработку для размагничива­

ния;

рентгенографический контроль внутрен­ них слоев материала зубьев.

Воздействие на заготовки средами осу­ ществляется путем контактирования заготовок с жидкостями, газами, сыпучими веществами или их комбинациями, в том числе в сово­ купности с воздействием полями.

Широкое распространение получили: химико-термическая обработка для из­

менения твердости и иных механических свойств материала зубов;

гальваническая обработка для нанесения защитных покрытий;

окунание в смазочные материалы для повышения коэффициента полезного дейст­ вия передачи и обеспечения требуемого ре­ сурса;

электрохимическое полирование для по­ вышения эксплуатационных свойств переда­ чи;

термоимпульсная обработка для удале­ ния заусенцев;

пескоили дробеструйная обработка для удаления окалины;

гидродробеструйная обработка для соз­ дания поверхностного наклепа на активных и переходных участках зубьев.

Твердыми телами проводят черновую, получистовую, чистовую и отделочную меха­ ническую обработку зубьев.

При лезвийной механической обработке применяют методы геометрического образо­ вания поверхностей, когда образующие про­ филей зубьев и их направляющие формиру­ ются копированием, обкатом, образуются как след или путем касания.

Сочетание методов геометрического об­ разования поверхностей и видов процессов изготовления зубчатых колес позволяют обес­ печивать уровни концентрации технологиче­ ского воздействия согласно табл. 2.2.53.

Указанные уровни могут применяться при изменении геометрии, поверхностных или внутренних свойств зубьев, что может вестись как последовательно, так и парал­ лельно, в любом сочетании. Например, при накатывании зубьев проводится одновремен­ но изменение геометрии, поверхностных и внутренних слоев. То же имеет место при термомеханической обработке.

Табл. 2.2.54 содержит перечень и основ­ ные характеристики наиболее распространен!- ных лезвийных методов механической обра­ ботки зубьев основных видов зубчатых колес.

Для обработки торцовых поверхностей зубьев применяют:

снягие фасок плавающим дисковым шлифовальным кругом, червячной фрезойулиткой, конусной фрезой и многозубым ин­ струментом с коническими зубьями;

закругление торцов зубьев пальцевыми фрезами, дисковыми фрезами или пустотелы­ ми конусными торцовыми фрезами.

Продольные кромки зубьев обычно при­ тупляют червячной фрезой, долбяком или иным инструментом специального контура одновременно с обработкой основных участ­ ков зубьев.

а)

в>

г)

Рис. 2.3.1. Схемы круглого наружного шлифования

или на конус. При глубинном врезном шли­ фовании заготовке сообщают медленное вра­ щение. При этом шлифовальный круг с уве­ личенной подачей врезается в заготовку на всю или почти всю величину припуска, а за время одного оборота заготовки весь припуск снимается. Схема обработки аналогичная обычному врезному шлифованию периферией круга.

Как вариант круглого наружного шли­ фования можно рассматривать и многокруго­ вое шлифование — обработку одной или не­ скольких поверхностей одной и той же заго­ товки или нескольких заготовок несколькими шлифовальными кругами одновременно (рис. 2.3.1, u-ii). При многокруговом шлифовании нескольких поверхностей подача круга осуще­ ствляется перпендикулярно оси заготовки или под некоторым углом к ней.

Выбор способа шлифования зависит от типа производства, особенностей конструк­ ции деталей, снимаемого припуска и требова­ ний к точности и качеству обработки.

Наиболее характерным методом шлифо­ вания является осциллирующее шлифование, при котором припуск снимается постепенно: за несколько продольных проходов стола при большой частоте вращения заготовки. Наибо­ лее часто заготовки шлифуют при параллель­ ном расположении осей заготовки и шлифо­ вального круга, реже — при пересекающихся осях.

Тонкое шлифование предназначено для получения малой шероховатости обрабаты­ ваемой поверхности (параметр Ra = 0,025 ...

0,1 мкм). Снимаемый припуск при тонком шлифовании 0,05—0,10 мм на диаметр.

Для обеспечения требуемых качества по­ верхности и точности деталей при круглом шлифовании заготовка перед обработкой должна иметь припуск, который удаляется в процессе обработки. Общий припуск, т.е. слой, удаляемый в процессе обработки заго­ товки, полученной литьем, ковкой и прочими способами, удаляется за несколько технологи­ ческих операций.

В единичном производстве шлифование обычно выполняется в одну операцию: в мас­ совом и серийном производстве обработка ведется в одну, две операции и более в зави­ симости от припуска, требований к точности и качеству поверхности.

Выбрав в зависимости от размеров дета­ ли, припуска на обработку, требований к па­ раметрам шероховатости поверхности, точно­ сти обработки, характеристик станка и шли­ фовального круга, определенной интенсивно­ сти съема металла, - можно назначить окруж­ ную скорость заготовки v^, продольную пода-

В зависимости от диаметра шлифуемой поверхности (в табл. 2.3.1 80 мм) выбирают скорость вращения заготовки (20 м/мин), назначают продольную подачу стола (0,63 Н, где Н - высота шлифовального круга, мм) и определяют рекомендуемую подачу на глуби­ ну шлифования (0,015 мм/ход стола). Если поперечная подача осуществляется на двой­ ной ход стола, то табличное значение удваи­ вают.

Выбранные значения параметров режи­ ма шлифования следует уточнить с паспорт­ ными или фактическими значениями в зави­

симости от частоты вращения соответствую­ щих шпинделей.

При выборе режимов шлифования для конкретных условий обработки приходится учитывать много факторов. Основными явля­ ются требования, предъявляемые к точности шлифования, параметрам шероховатости об­ работанной поверхности, конструктивные особенности детали, механические свойства материала, тип производства. По табл. 2.3.2 можно ориентировочно выбрать режимы круглого наружного шлифования в центрах.

Технология внутреннего круглого шлифо­ вания. Внутреннее круглое шлифование пред­ назначено для обработки внутренних поверх­ ностей цилиндрической или конической формы с прямолинейной образующей. На внутришлифовальных станках отверстия об­ рабатывают следующими методами: шлифова­ нием с продольной подачей (рис. 2.3.2, а, б); врезным шлифованием (рис. 2.3.2, в, г); врез­ ным шлифованием (рис. 2.3.2, в) с дополни­ тельным осциллирующим движением круга; шлифованием с планетарным движением шлифовального круга (рис. 2.3.2, д).

Шлифование с продольной подачей обеспечивает более высокую точность и меньшие параметры шероховатости поверхно­ сти. Врезной способ используется при обра­ ботке коротких (рис. 2.3.2, в) и глухих отвер­ стий, не имеющих канавок для выхода круга. При планетарном движении шлифовальный шпиндель с кругом 1 помимо вращения во­ круг своей оси имеет вращательное движение относительно оси шлифуемого отверстия за­ готовки 2 от специального устройства станка. Этот метод применяют в основном для шли­ фования отверстий в тяжелых корпусных де­ талях, устанавливаемых на станке неподвижно.

Особенностями внутреннего шлифова­ ния, ограничивающими его возможности, являются: малый диаметр ШLaифoвaльныx кругов; малая жесткость шлифовального шпинделя; необходимость применения очень высокой частоты вращения шпинделя шли­ фовального круга для обеспечения оптималь­ ной скорости резания; большой линейный износ кругов из-за малых размеров рабочей поверхности круга. В связи с этими особен­ ностями диаметр шлифовального круга следу­ ет выбирать наибольшим из допустимых по условию размещения его в отверстии: 0,75...0,85 диаметра отверстия для диапазона 50... 150 мм и 0,85...0,95 диаметра отверстия для диапазона 30...45 мм.

Дополнительные трудности возникают при внутреннем шлифовании с подачей СОЖ Б зону обработки, так как поверхности круга и заготовки соприкасаются по дуге большей длины, а зазор между ними мал. Для отвода теплоты из зоны обработки и предотвращения появления прижогов на шлифуемой поверх­ ности применяют подачу СОЖ через специ­ альные сопла, расположенные близко к зоне резания, или через поры круга.

По способу крепления заготовок на внутришлифовальных станках последние де­ лят на патронные и бесцентровые. При па­ тронном внутреннем шлифовании технологи­ ческой базой является наружная поверхность заготовки, а базирование и закрепление ее проводится патроном. При внутреннем бес­ центровом шлифовании технологической базой является наружная ранее обработанная цилиндрическая поверхность.

При шлифовании тонкостенных загото­ вок типа колец и гильз целесообразно пользо­ ваться схемой бесцентрового внутреннего шлифования. Форма отверстия при способе внутреннего шлифования в основном зависит от формы наружной поверхности заготовки и наладки станка.

Учитывая малую жесткость шпинделя шлифовального круга и его небольшой диа­ метр, необходимо так проектировать техно­ логический процесс, чтобы припуск на обра­ ботку был бы наименьшим. При определении предельных размеров припуска приходятся учитывать размеры и форму отверстия, обра­ батываемый материал, отношение длины шлифуемой поверхности к диаметру отвер­ стия, характер термической обработки и дру­ гие производственные условия. С возрастани­ ем диаметра и длины отверстия припуск сле­ дует также увеличивать.

При обработке тонкостенных заготовок, а также заготовок, подверженных короблению при термической обработке, следует увеличи­ вать припуск на 20 ... 50 % по сравнению с рекомендуемыми в табл. 2.3.3.

При выборе характеристики кругов для внутреннего шлифования справедливы общие рекомендации. При предварительном шлифо­ вании используют круги зернистостью 40, при окончательном — зернистостью 25-16. При шлифовании заготовок из чугуна, алюминия и его сплавов применяют крупнозернистые круги: при предварительном шлифовании зернистостью 50-40, при окончательном шлифовании — зернистостью 40-25.

При шлифовании различных сталей применяют круги из электрокорундов марок 15А, 24А, 34А; при шлифовании чугунных и алюминиевых заготовок - карбид кремния черный марок 53С, 54С. Связка обычно при­ меняется керамическая марок К1, К5, К8. Круги, как правило, должны иметь структуру №5 и твердость СМ2-СТ1 при шлифовании заготовок из незакаленных сталей и МЗ-СМ2 - при шлифовании заготовок из закаленных сталей, чугунов и алюминиевых сплавов.

Слишком твердые и мелкозернистые круги требуют очень частой правки и дают прижоги. Однако при использовании мягких кругов наблюдается большой износ круга, а иногда не удается обеспечить требуемую точ­ ность и параметры шероховатости поверхно­ сти.

Скорость круга следует применять наи­ большую, допускаемую частотой вращения шпинделя. Рекомендуется назначать скорости (м/с) круга в следующих пределах в зависимо­ сти от марки обрабатываемого материала:

склонных к прижогам и трещинам, увеличи­ вают частоту вращения заготовки. Продоль­ ную подачу выбирают в долях от высоты

врезном шлифовании выбирают в пределах

0,015 мм/дв. ход и 0,001 ... 0,01 мм/дв. ход — при окончательном шлифовании.

Технология плоского шлифования.

Шлифование плоских поверхностей называет­ ся плоским шлифованием. Существует два ос­ новных вида плоского шлифования: перифе­ рией круга и его торцом. Шлифование перифе­ рией круга обеспечивает более высокую точ­ ность обработки по сравнению со шлифова­ нием торцом круга и поэтому его рекоменду­ ется применять при высоких требованиях к точности обработки, малой жесткости дета­ лей, а также при обработке закаленных дета­ лей, склонных к образованию прижогов.

Периферией круга обрабатьшают детали

сжесткими допусками на отклонения от пло­ скостности (контрольные плиты, угольники, линейки, стыки ответственных деталей и др.);

сбуртиками и пазами; тонкие детали, под­ верженные короблению; детали, имеющие недостаточно жесткую опорную поверхность, что приводит к неустойчивому положению их на станке, а также такие детали, на торце которых следует сделать поднутрение или создать выпуклость и др.

Торцом круга можно обрабатывать литые крышки, планки кованные или изготовлен­ ные из проката, корпусы коробчатого сече­ ния, заготовки напильников, штамповые ку­ бики и другие детали, предварительно не об­ работанные; сегменты уборочных сельскохо­ зяйственных машин, лемеха плугов и др.; шайбы, кольца, диски, втулки, фланцы и другие детали массового производства, пре­ имущественно имеющие форму тел вращения.

Основными технологическими фактора­ ми, определяющими режим шлифования,