3. Матеріали і способи отримання заготовок.

Залежно від СП зубчасті колеса виготовляють, як правило з вуглецевих, легованих сталей, а у ряді випадків – з чавуну, пластмас і бронзи. Для малонавантажених коліс – Ст.3 – Ст.5, чавуни, пластмаси. Для шліфованих зубців – теплостійка сталь, яка менше схильна до припалів і дає менші зміни мікротвердості і ступеня відпуску.

Для зниження залишкових напружень після об’ємного гартування, зменшення виникаючих при цьому жолоблень і ймовірності виникнення гартувальних тріщин – дрібнозерниста сталь з нижчим вмістом вуглецю і пониженою прогартовуваністю. Наприклад, циліндричні ЗК силових і точних кінематичних передач верстатів виготовляють залежно від умов експлуатації з сталей 12ХН3А, 20Х, 25ХГТ (для нітроцементування), 18ХГТ (для цементування), 40Х і 40ХФА (для гартування).

Матеріал ЗК повинен володіти однорідною структурою, яка сприяє стабільності розмірів після ТО, особливо розмірів отвору і кроку коліс. Нестабільність розмірів виникає після цементування і гартування, коли в заготовці зберігається залишковий аустеніт, а також може виникнути в результаті наклепу і при механічному обробленні.

Заготовки:

1. прокат (калібрований пруток (до 50 мм));

2. виливки (для великогабаритних унікальних коліс);

3. кованки:

• вільне кування на молотах (припуски > 50 мм, покращена структура);

• кування на ГКМ (2 ... 3 мм) – заготовки ЗК з хвостовиком чи з отвором;

4. штамповки (великосерійне і масове виробництво):

• штампування у підкладних штампах, отримана на пресах (припуски – 3 ... 4 мм, висока продуктивність);

• штампування у закріплених штампах – відкритих (облой) і закритих (без облою).

4. Вибір технологічних баз.

Вибір технологічних баз залежить у першу чергу від конструктивної форми ЗК, вимог щодо точності та серійності.

1. ЗК з маточиною з достатнім діаметром та довжиною (типи І, ІІ) – отвір (подвійна напрямна база) і базовий торець (опорна база).

2. Пласкі (тарілчасті) ЗК (тип ІІІ) і ЗК-вінці (тип IV) з великою площею торцьової поверхні і малою шириною зубчастого вінця – базовий торець (установочна база) і отвір (подвійна опорна база).

3. ЗК типу валів (тип V) – західні фаски центрових отворів.

5. Типові технологічні маршрути виготовлення циліндричних зк.

Деякі загальні технологічні рішення при виготовленні циліндричних ЗК:

1. ТП залежить не тільки від ТУ, ступеня точності, але й від конструктивних особливостей ЗК і серійності виготовлення.

2. Перед нарізуванням зубців з базуванням на торець необхідно забезпечити мінімальне (залежно від ступеня точності) биття торця відносно осі отвору.

3. Для зменшення деформації зубців необхідно у ТП вводити стабілізаційний відпуск.

4. Для заготовок ЗК, зубці яких не підлягають шліфуванню після ТО (7 і більший ступені точності), необхідно до ТО виконувати їх оброблення як для коліс з ступенем точності на один нижчим (точнішим) (жолоблення заготовки при ТО і зменшення точності при цементуванні й гартуванні). Шевінгування.

5. При виготовленні ЗК З шліфованими зубцями перед зубошліфуванням необхідно виправити (шліфуванням) базові поверхні.

6. Для виготовлення ЗК 5-6 ступенів точності підбирають устаткування високого і особливо високого класу точності.

Технологічний маршрут виготовлення циліндричних ЗК 5-7 ступенів точності (типи І і ІІ).

1. Виготовлення заготовки (штамповка).

2. Попереднє токарне оброблення (з двох боків) зовнішніх поверхонь, торців і центрального отвору (підготовка чистових баз).

3. Термічне оброблення (нормалізація, відпуск).

4. Чистове токарне оброблення (з двох боків) зовнішніх поверхонь, торців і центрального отвору (під протягування центрального отвору).

5. Протягування шліцьового отвору (по малому діаметру – під шліфування; по великому діаметру і бокових поверхнях шліців – на кінцевий розмір або під притирання).

6. Зачищення задирів на торці отвору.

7. Попереднє шліфування базового торця і зовнішньої циліндричної поверхні (шліцьова оправка з базуванням по великому діаметрі шліців).

8. Попереднє шліфування центрального отвору (по малому діаметру) і торця маточини.

9. Зубонарізування.

10. Зубозаокруглювання.

11. Термічне оброблення (цементація, гартування, низький відпуск).

12. Притирання бокових поверхонь шліців (чавунний притир і паста (карбід бору і керосин)).

13. Чистове шліфування базового торця і зовнішньої циліндричної поверхні (шліцьова оправка з базуванням по великому діаметрі шліців; биття торців – не більше за 0,01 мм).

14. Чистове шліфування центрального отвору по малому діаметру (точність – по 7 кв.) і торця маточини.

15. Попереднє шліфування зубців.

16. Термічне оброблення (штучне старіння – стабілізуючий відпуск).

17. Викінчувальне шліфування базового торця і зовнішньої циліндричної поверхні (циліндрична оправка з конусністю 1:10 000 і биттям не більше за 3 мкм; допустиме биття торця і вінця – не більше за 3 ... 5 мкм; параметр шорсткості Ra – до 0,63 мкм). Контроль проводиться, не знімаючи заготовки з оправки. Подача – не більше за 3 мкм/об.; швидкість заготовки – до 20 м/хв.

18. Викінчувальне шліфування торця маточини і центрального отвору по малому діаметру (точність – по 6 кв.; параметр шорсткості Ra – до 0,32 мкм). Подача – до 2 мкм/об.

19. Чистове шліфування зубців. Верстат класу А. Центрова оправка з комплекту з перепадом діаметрів 63 мкм.

Операції 12, 13, 14, 17, 18 виконують тільки для ЗК 5-го ступеня точності. Операції 17 і 18 виконують у термоконстантному приміщенні. Для ЗК 7-го ступеня точності не виконують операцій 7, 8, 12-19. Крім цього, шліфування зубчастого вінця замінюють на чистове зубонарізування та шевінгування (хонінгування).

Циліндричні ЗК типів ІІІ і ІV виготовляють так само як і колеса І і ІІ ст. точності. Винятки:

1. Токарне оброблення виконують по можливості коліс, зібраних у блоки.

2. Більшість операцій виконують на вертикальних верстатах і напівавтоматах. Токарне оброблення – у патронах, а не на оправках (базування! – торець (установочна база – 3 точки) і отвір (подвійна опорна база – 2 точки)).

До технологічного маршруту виготовлення ЗК типу валів (тип V) вводяться операції фрезерування і центрування торців.