71 Отделочная обработка зубьев зубчатых колес

В процессе нарезания зубчатых колес на поверхностях зубьев возникают погрешности профиля, появляется неточность шага зубьев и др. Для уменьшения или ликвидации погрешностей зубья дополнительно обрабатывают. Отделочную обработку для зубьев незакаленных колес называют шевингованием. Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо 2 плотно зацепляется с инструментом / (рис. 6.100, а). Скрещивание их осей обязательно. Обработка состоит в срезании (соскабливании) с поверхности зубьев очень тонких волосообразных

Рис. 6.100. Схемы отделочной обработки зубьев зубчатых колес

стружек, благодаря чему погрешности исправляются, зубчатые колеса становятся более точными, значительно сокращается шум при их работе.

Отделку проводят специальным металлическим инструментом - шевером (рис. 6.100, б). Угол скрещивания осей чаще всего составляет 10 ... 15°. При шевинговании инструмент и заготовка воспроизводят зацепление винтовой пары. Кроме этого, зубчатое колесо перемещается возвратно-поступательно и после каждого двойного хода подается в радиальном направлении

На закаленных зубчатых колесах погрешности боковых поверхностей зубьев удаляют хонтгованием (если припуск на обработку не превышает 0,01 ... 0,03 мм на толщину зуба). Процесс хонингования заключается в совместной обкатке заготовки и абразивного инструмента, имеющего форму зубчатого колеса. Оси заготовки и инструмента скрещиваются под углом 15 ... 18°.Абразивные зерна хона обрабатывают боковые стороны зубьев заготовки (рис. 6.100, д).

Хонингуемые прямозубые или косозубые цилиндрические колеса вращаются в плотном зацеплении с хоном. Зубчатое колесо кроме вращения совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси. Направление вращения пары изменяется при каждом двойном ходе.

При изготовлении хонов в качестве абразива используют карбид кремния или электрокорунд. Необходима лишь периодическая правка хона по его наружной поверхности, чтобы поддерживать требуемый зазор (рис. 6.100, д).

Значительные погрешности зубчатых колес, возникшие после термической обработки, исправляют методом зубо-шлифовании. Этот метод отделки обеспечивает получение высокой точности с малой шероховатостью поверхности зубьев и может быть использован при обработке цилиндрических и конических зубчатых колес.

Шлифование зубьев цилиндрических колес возможно копированием и обкаткой. Эвольвентный профиль зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин обрабатываемого колеса.

Для выполнения процесса шлифования методом обкатки осуществляют не только все движения указанной пары, находящейся в зацеплении, но и движения, необходимые для процесса резания. Движения резания и деления обеспечивает специальное устройство зубошлифовальных станков.

Результаты, получаемые при обработке зубчатых колес зубошлифованием, могут быть улучшены зубопритиркой. С ее помощью можно получать поверхности высокого качества, увеличивать плавность хода и долговечность работы зубчатой пары. Такой метод отделки применяют для закаленных зубчатых колес.

Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями притира и обрабатываемого колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую поверхность притира. При зубопритирке происходит искусственное изнашивание материала колеса в соответствии с профилем зуба притира.

В ходе обработки притир и колесо, находящиеся в зацеплении, совершают воз-

вратно-поступательное движение. Наибольшее распространение получили схемы обра¬ботки тремя притирами. Максимальный припуск, удаляемый притиркой, не должен превышать 0,05 мм.

ХОНИНГОВАНИЕ

Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания смазочного материала при работе машины (например, двигателя внутреннего сгорания) на поверхности ее деталей.

Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого цилиндрического отверстия (рис. 6.94, а). Соотношение скоростей указанных движений составляет 1,5 ... 10 и определяет условия резания.

При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол 0 пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей.

Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальных направлениях механическими, гидравлическими или пневматическими устройствами. Давление брусков должно контролироваться. Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки

в виде отклонений от круглости, цилиндричности и т.п., если общая толщина снимаемого слоя не превышает 0,01 ... 0,2 мм. Погрешности расположения оси отверстия (например, отклонения от прямолинейности) этим методом уменьшаются менее интенсивно, так как режущий инструмент самоустанавливается по отверстию.

Различают предварительное и чистовое хонингование. Предварительное хонингование используют для исправления погрешностей предыдущей обработки, а чистовое для получения малой шероховатости поверхности.

Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Все шире применяют алмазное хонингование.

Хонингование проводят при обильном охлаждении зоны резания смазочно-охлаждающими жидкостями - керосином, смесью керосина (80 ... 90 %) и веретенного масла (10 ... 20 %), а также водно-мыльными эмульсиями.

Наибольшее распространение хонингование получило в автотракторной и авиационной промышленности. Система ЧПУ позволяет встроить процесс хонингования в гибкое производство (рис. 6.95).

5. ПРИТИРКА ПОВЕРХНОСТЕЙ

Поверхности деталей машин, обработанные на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров.

Эти отклонения могут быть устранены притиркой (абразивной доводкой). Таким методом могут быть обеспечены шероховатость поверхности до Кг = 0,05 ... 0,01 мкм, отклонения размеров и формы обработанных поверхностей до 0,05 ... 0,3 мкм. Доводка может быть осуществлена вручную и механическим способом.

По сравнению с ручной доводкой механическая абразивная доводка позволяет повысить производительность в 2 ... 6 раз, и при этом обеспечивается стабильность выходных - эксплуатационных характеристик деталей агрегатов и машин (гидравлической, пневматической и топливной аппаратуры, зубчатых колес, шариков и колец подшипников качения и др.), выходных параметров кремниевых подложек, кварцевых кристаллических элементов, керамических опор гидроприборов и др.

Доводка конических поверхностей осуществляется коническим притиром.

Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометрической формы. На притир наносят притирочную пасту или мелкий абразивный порошок со связующей жидкостью. Материал притиров должен быть, как правило, мягче обрабатываемого материала. Паста или порошок внедряется в поверхность притира и удерживается ею, но так, что при относительном движении каждое абразивное зерно может снимать весьма малую стружку. Поэтому притир можно рассматривать как очень точный абразивный инструмент.

Притир или заготовка должны совершать разнонаправленные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются. Процесс абразивной доводки является сложным процессом удаления припуска. Микронеровности сглаживаются за счет совокупного химико-механического воздействия на поверхность заготовки.

В качестве абразива для притирочной смеси используют порошок электрокорунда, карбидов кремния и бора, оксиды хрома и железа и др.

Материалами притиров являются серый чугун, бронза, красная медь, дерево. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин.

Рис. 6.93 А. Схемы взаимодействия заготовок с притирами 2, 4 через абразивную прослойку 3 при односторонней (а) и двусторонней (б) доводках незакрепленными и закрепленными зернами (в)

Физической основой абразивной доводки является абразивное разрушение материалов заготовок и притиров. Абразивные зерна при доводке самопроизвольно распределяются по поверхности притира и находятся либо в незакрепленном состоянии (в составе паст или суспензий), либо в поверхностном слое притира в закрепленном состоянии (в составе абразивного или алмазного круга).

Абразивные зерна в зависимости от степени их подвижности (закрепленности) работают по двум схемам: либо в условиях упругопластического деформирования или микрорезания при непрерывном контакте с поверхностными слоями заготовки. При доводке незакрепленными зернами доведенная поверхность приобретает кратерообраз-ный характер вследствие образования выколоток.

Для выполнения операций доводки применяют доводочные станки однодисковые или двухдисковые. Технологический процесс доводки, выбор режимов и условий процесса доводки приведены в справочной и специальной литературе.

72 . ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛИФОВАНИЯ Шлифованием называют процессы обработки заготовок резанием режущим инструментом, рабочая часть которого содержит частицы абразивного материала. Такой режущий инструмент называют абразивным. Измельченный абразивный материал (абразивные зерна), твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным. Различают алмазные, эльборовые, электрокорундовые, карбидкремниевые и другие абразивные инструменты (шлифовальные круги). Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Шлифовальные крути срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/с и выше (порядка 125 м/с). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется.

Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств. Проводят с подачей смазки.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным - увеличиваться.

3. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.79.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки необходимо для обеспечения продольной подачи (рис. 6.79, а). Для обработки поверхности на всю ширину заготовка или круг должны иметь движение поперечной подачи. Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и движение подачи на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шлифовании (рис. 6.79, б) движение продольной подачи обеспечивается возвратно-поступательным перемещением заготовки. Вращение заготовки является движением круговой подачи.

В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива.

АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.

Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минералогической шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости - количество и крупность его основной фракции. Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте, называют связкой. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.

Керамическую связку приготовляют из глины,' полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы - бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 ... 3 мм. Чаще всего для изготовления таких инструментов используют синтетические алмазы. Удельный вес их применения превышает 80 %. Созданы новые материалы, которые практически не требуют правки и сохраняют свои свойства при нагреве до 1200 °С.

На шлифовальные круги наносят обозначения, называемые маркировкой.

12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Для шлифования ступенчатых валов (рис. 6.90, а) предусматривают центровые отверстия, а для шлифования пустотелых валов - установочные фаски. Между шейками вала и торцами из-за непрерывного осыпания зерен круга получается переходная поверхность. В тех случаях,

когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают технологические канавки для выхода шлифовального круга. Если необходимо оставить переходную поверхность, то на чертеже детали указывают ее максимально возможный радиус. Следует избегать конструирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности необходимо разделять введением проточек поверхности которых не требуется шлифовать.

Шлифование отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в исключительных случаях.

Плоские поверхности деталей должны быть расположены перпендикулярно или

параллельно (рис. 6.90, в, ) основанию, на котором закрепляют заготовку. Шлифуемые поверхности желательно располагать в одной плоскости.