ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Зубчатые колеса (з.к.) делятся на цилиндрические, конические и червячные, наиболее распространены - цилиндрические ( могут быть блочной конструкции).

Зубья колес могут выполняться прямыми, косыми, спиральными, шевронными.

Материалы З.К.: слабонагруженные колеса выполняют из углеродистой стали, чугуна, цветных сплавов, текстолита, капрона и т.д., при большей нагрузке применяют легированные стали (45, 40Х, 20Х, 18ХГТ, 35ХМ и др.) и подвергают термообработке (закалка Т.В.Ч.; цементация + закалка и др.). Червячные колеса изготавливают из бронзы и антифрикционного чугуна.

Основные параметры точности:

- центральное отверстие и посадочные шейки З.К.-IT7(6...8)

- не перпендикулярность торцов к оси: 0,1...0,15 (мкм/мм)

- эксцентричность зубчатого венца относительно посадочных поверхностей:  0,03... 0,05 мм

- точность остальных элементов з.к. (9...12)IT.

- допуски на профиль (эвольвенты) з.к. регламентированы ГОСТ 1643-56 (12 степеней точности), в машиностроении обычно 5-9 степеней точности профиля зуба.

Заготовки: З.к. диаметром до 50 мм (простой конфигурации) изготавливают из проката; Крупные з.к. ( в мелкосерийном и единичном производстве) изготавливают свободной ковкой. В среднесерийном, крупносерийном и массовом производстве - штамповкой на молотах; З.к. с хвостовиками изготавливают штамповкой ГКМ ( крупносерийное и массовое производство) ; Отверстия в заготовках выполняются диаметром  30 мм; Заготовки из СЧ и цветных сплавов изготавливают литьем. Заготовки из пластмасс, прессованием.

Механическую обработку можно расчленить на два этапа:

- обработку до нарезания зубьев;

- обработка зубчатого венца в сочетании с отделочными операциями.

В зависимости от конфигурации и размеров З.К. маршрут первого этапа обработки может изменяться. Заготовки из прутка обрабатывают обычно на револьверных или многошпиндельных горизонтальных и вертикальных автоматах и полуавтоматах. Штампованные заготовки обрабатывают на револьверных станках (с ЧПУ) за 1-2 установки.

Рассмотрим пример маршрута обработки З.К. 5...6 степени точности ( диам. 80...220 мм; m=2,5...5; сталь 18ХГТ).

005- Заготовка ( штамповка)

010- Предварительная токарная обработка. Револьверный станок или патронный полуавтомат с ЧПУ.

Точность – IT12…13

до кулачков

015- Термообработка (нормализация + отпуск)

020- Получистовая токарная обработка (под протягивание внутреннего отверстия).

(станки - те же , что и в оп. 010)

точность : IT9…10

025- Протягивание шлицевого (шпоночного паза)

V_r

Верт .-протяжный станок

030- Зачистка заусенцев на шлицевых торцах.

Шлифовальный круг

035- Предварительное шлифование базового торца и наружного диаметра (как баз для последующих операций).

Точность  IT7…8

Торцешлифов. Станок

(эта операция может быть выполнена на точном токарном станке по той же схеме установки ).

Шлицевая оправка

040- Предварительное шлифование отверстия и базового торца.

Базовый торец

Точность  IT7…8

- внутришлифовальный станок с двумя кругами

045- Зубонарезание под последующее шлифование зуба ( с оставлением припуска на последующую обработку в 0,3...0,4 мм на толщину зуба).

Зубофрезерный точный п/автомат

(точность червячной фрезы – по классу «А» )

черв. фреза

обеспечивает 8..9 ст. точности сразу

050- Зубозакругление (зубозакругляющий станок).

055- Термообработка ( цементация + закалка + низкий отпуск).

060- Притирка боковых сторон шлицев чугунным притиром и пастой (базирование по торцу и наружному диаметру).

боков. стороны

065- Второе шлифование базового торца и наружного диаметра ( см. Схему оп. 035)

070- Второе шлифование отверстия по IT6 и торца ступицы ( см. Схему оп. 040)

075- Предварительное шлифование зубьев на оправке ( по IT6; Ra = 1,25...0,63 мкм)

шлифов.

круги

Зубошлифовальный станок

080- Искусственное старение (стабилизирующий отпуск)

085- Окончательное шлифование ( см. Схему оп. 035). Круглошлифовальный станок повышенной

точности.

090- Окончательное шлифование отверстия и торца (см. Схему оп. 040) – IT6…7.

095- Чистовое шлифование зуба ( на станке класса – А); (см. Схему оп. 075). Станок с обработкой

методом обкатки.

100- Контроль.

Маршрут обработки I этапа З.К. с хвостовиком принципиально ничем не отличается от обработки ступенчатых валов. Перед нарезанием зуба необходимо обеспечить шлифованием точные базы - одну из шеек и опорный торец.

В серийном производстве обработку ведут групповым методом ( одно, многопредметные станочные линии). Для получения зубьев 5...7 степени производится предварительная, чистовая и отделочная обработка зубьев. Для 8 степени точности зуба производится только предварительная и чистовая обработка. Для 9...10 степени ограничивают однократной обработкой.

Для предварительной обработки зуба используют червячные ( 2-3 заходные) фрезы (обеспеч. 8…9 ст. точности), дисковые модульные фрезы, одновременное строгание всех впадин профилированными резцами радиальной подачей, протягиванием.

Применение твердосплавных фрез позволило применять V = 150...200 м/мин.

Зубья m  1 мм могут быть получены методом холодного и горячего накатывания.

Шевингование можно применять после нарезания зуба червячными фрезами и после чистовой обработки ( отделку зуба до термообработки производят шевингованием при этом обеспечивается 7 степень точности, высокий кл. чистоты).

После термообработки ввиду коробления зубьев ( снижается на 1 степень) следует проводить дополнительную отделочную обработку.

Шлифованием после термообработки обеспечивают 5...7 степень точности зуба.

Хонингованием профиля зуба достигают 6...7 степень точности.

Притиркой профиля зуба обеспечивается 5...6 степень точности.

Особенности обработки зубьев конических и червячных колес:

Прямые зубья конических колес, предварительно нарезают дисковыми модульными фрезами ( обеспечивается 9...10 степень точности), чистовую обработку производят на зубострогальных станках методом обкатывания или протягиванием.

Зубья червячных колес - нарезают червячными фрезами радиальной или тангенциальной подачей, отделку червячных колес производят шевингованием –7 ст.т.( долбяком с мелкими зубьями).

Контроль З.К. ведут комплексными и дифференциальными методами ( при беззазорном зацеплении с эталонными З.К.) по комплексной величине и межосевому расстоянию.