Отделочные виды обработки зубчатых колес.
Шевингование – чистовая обработка зубьев незакаленных цилиндрических зубчатых колес (твердость обычно не более НRС 40), осуществляемая инструментом – шевером.
Шевер имеет форму зубчатого колеса или зубчатой рейки. На поверхности зубьев шевера имеются канавки от головки до ножки. Шевингование зубчатых колес заключается в срезании весьма тонких волосовидных стружек толщиной 0,05...0,01 мм острыми кромками канавок шевера во время движения обкатки обрабатываемого колеса и инструмента и возникающего при этом относительного скольжения профилей зацепляющихся зубьев. Обычно в процессе шевингования точность зубчатых колес повышается на одну степень, реже – на две.
Шевинговальные станки выпускают с горизонтальной или вертикальной осью (для обработки колес большого диаметра).
Рис. 15. Шевингование.
Шевингование: а – дисковый шевер; б – схема обработки зубьев колес дисковым шевером: 1 – дисковый шевер; 2 – заготовка; vш – скорость шевера; vд – скорость заготовки; Sпр – продольная подача (с реверсированием) стола; Sв – вертикальная подача стола
В настоящее время есть несколько методов шевингования: параллельное, диагональное, тангенциальное и врезное. Шевингуют зубчатые колеса, как наружного, так и внутреннего зацепления.
Шлифование зубьев зубчатых колес – наиболее надежный метод отделочной обработки, обеспечивающий высокую точность, как правило, закаленных зубчатых колес. Шлифование зубьев производят на различных зубошлифовальных станках как методом копирования, так и методом обкатки.
На станках, работающих по методу копирования, шлифуют зубчатые колеса профилированными кругами. Ось заготовки в этих станках расположена горизонтально. Они предназначены главным образом для шлифования прямозубых колес.
Метод обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках, которые точны и универсальны в наладке, но производительность которых сравнительно невелика и зависит от принципа работы и типа применяемых шлифовальных кругов.
При шлифовании зубьев этим методом воспроизводится зубчатое зацепление пары рейка – зубчатое колесо. Инструментом является воображаемая рейка, боковые стороны зуба которой образованы шлифовальными тарельчатыми кругами 2. Шлифовальные круги получают вращательное движение, движение обкатки, заготовка 1 выполняет возвратно-поступательное движение.
Рис. 16. Схемы профильного шлифования зубьев: а – профилирование зубьев; б – правка шлифовального круга
Движение обкатки складывается из двух движений: вращения заготовки вокруг своей оси А и поступательного движения вдоль воображаемой рейки Б. В результате этих двух движений заготовка перекатывается без скольжения по воображаемой рейке.
На практике существуют и другие методы шлифования цилиндрических зубчатых колес: дисковым кругом; двумя дисковыми кругами; червячным кругом и др.
Хонингование применяют для чистовой отделки зубьев, как правило, закаленных цилиндрических колес внешнего и внутреннего зацеплений. Процесс осуществляется на зубохонинговальных станках с помощью зубчатого абразивного инструмента – хона.
Зубчатые хоны представляют собой прямозубые или косозубые колеса, обычно состоящие из стальной ступицы и абразивного венца того же модуля, что и обрабатываемое колесо. Частота вращения хона 180...200 мин-1, скорость подачи стола 180...210 мм/мин. Время хонингования зубчатого колеса 30...60 с.
Хонингование позволяет уменьшить параметры шероховатости и тем самым повысить долговечность зубчатой передачи.
Более производительным является шлифование абразивным червяком. Шлифовальному кругу, изготовленному в виде одно- или двухзаходного червяка диаметром 300 мм в процессе обработки сообщают два движения: вращательное I—вокруг оси (движение резания) со скоростью 20...30 м/с и поступательное II—вдоль оси заготовки (движение подачи) со скоростью 0,6 мм за один оборот колеса. Зубчатое колесо получает вращение III вокруг своей оси, согласованное с вращением абразивного червяка, и периодическое радиальное движение подачи IV. Точность обработки однозаходным червяком соответствует 6-й степени точности, двухзаходным — 7-й степени точности. Шероховатость обработанной поверхности составляет Rа =0,8...0,1 мкм. Применяют также шлифование зуба копировальным фасонным шлифовальным кругом.
Зубохонингование. Для уменьшения шероховатости поверхности профиля зуба и, как следствие, уменьшения шума при работе передачи применяют хонингование зубьев колес после термической обработки. Зубохонингование производят на станке, аналогичном шевинговальному, при скрещивающихся осях хона и обрабатываемого колеса, но без механизма радиальной подачи. При этом установленное в центрах зубчатое колесо совершает кроме вращательного (реверсируемого) и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.
Зубчатый хон представляет собой геликоидальное колесо, изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивом, зернистость которого выбирается в зависимости от размера припуска (0,025...0,05 мм) и требований к шероховатости поверхности.
Хонингование производят в распор при постоянном давлении между зубьями обрабатываемого колеса и хона или способом беззазорного зацепления колеса и хона при неизменном межцентровом расстоянии. Первый способ обеспечивает изготовление зубчатых колес более высокой точности. Зубохонингование требует обильного охлаждения для эффективного удаления металлической; пыли с обрабатываемой поверхности профиля зуба. Хонингование применяют для обработки прямозубых и; косозубых колес с модулем 1,25.. .6 мм, а также колес с фланкированными; и бочкообразными зубьями.
Притирку зубьев зубчатых колес после термической обработки производят на специальных станках, где инструментом служат притиры — чугунные колеса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью абразивного порошка с маслом.
Отделка зубчатых колес методом притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо обкатывают между тремя притирами, оси которых скрещиваются между собой. Оси двух притиров и 4 со спиральными или прямыми зубьями наклонены к обрабатываемому зубчатому колесу 5. Ось третьего притира 2 параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса; этот притир вращается попеременно в разных направлениях со скоростью 30...60 м/мин для обеспечения равномерно й обработки зуба с обеих сторон. Помимо вращения притирам сообщается возвратно-поступательное движение в осевом направлении со скоростью 60 ...70 ходов в минуту на длине 25 мм.
Давление притиров на поверхность зуба регулируют притормаживая шпиндели двух притиров. Погрешность по длине начальной окружности составляет 0,02 мм, по шагу — 0,01 мм и по профилю — 0,08 мм; шероховатость поверхности Rа=0,1 мкм. Время обработки одного зуба в среднем составляет 3...6 с.
Зубозакругление. В современных машинах часто применяют зубчатые колеса, которые периодически вводят в зацепление без остановки движения (коробки скоростей станков, автомобилей и т. д.)
Фланкированием называют изменение бокового профиля зубьев основной рейки для обеспечения плавного входа сопряженных зубьев колес в зацеплении в связи с чем уменьшается шум в передаче.
Бочкообразность придают зубьям одной из пары обрабатываемых колес для получения поверхности контакта зубьев в виде вытянутого овала по их средней части.
Зубозакругление. В современных машинах часто применяют зубчатые колеса, которые периодически вводят в зацепление без остановки движения (коробки скоростей станков, автомобилей и т. д.).
Чтобы устранить удары и выкрашивание кромок при переключении зубчатых колес, зубья закругляют специальными фрезами на зубозакругляющих станках.
Снятие фасок и удаление заусенцев производятся на станках с абразивными кругами, имеющими профили, соответствующие форме зуба обрабатываемого колеса. Вращение осуществляется путем ввода зубьев в зацепление с витками круга.
С зубчатых колес малых размеров заусенцы удаляют с помощью ультразвука. При этом способе дополнительно сглаживаются острые кромки, а рабочие поверхности зубьев изменениям не подвергаются.
Получает распространение способ снятия заусенцев галтовкой в барабане, причем, выбирая соответствующие наполнитель и частоту вращения барабана, достигают хорошей очистки зубьев без искажения их профиля.
Обкатывание незакаленных зубчатых колес производят в масляной среде без абразивного порошка в паре с одним или несколькими закаленными колесами-эталонами. В результате давления зубьев колес-эталонов на поверхностях обрабатываемых зубьев возникает наклеп, сглаживаются неровности. Ввиду того что при обкатывании профиль и шаг зуба не исправляются, а в ряде случаев создаются дополнительные внутренние напряжения, увеличивающие искажения профиля при последующей термической обработке, этот способ отделки применим для зубчатых колес, не требующих высокой точности, а также для колес, не подвергающихся термической обработке.