Зубонарезание зубчатых колёс (Что-то вроде лекций или метод), страница 5

Б
лагодаря значительному повышению посредством шевингования точности зубчатых колес и высокой производительности процесса, шевингование применяют не только в массовом и крупносерийном про­изводстве, но и в серийном и даже в мелкосерийном. При отсутствии специальных станков для шевингования можно приспо­собить вертикально-фрезерный станок с поворотной фрезерной голов­кой, обеспечивающей образование угла скрещивания осей шевера и зубчатого колеса.

По второму способу шевингование производится при помощи специаль­ного инструмента другого вида - шевер-рейки. (рис. 22,а), состоя­щей из отдельных зубьев с канавками, образующие режущие кромки на стороне каждого зуба. В процессе обработки стол станка с за­крепленной на нем шевер-рейкой имеет возвратно-поступательное движение. Также как и обычный (дисковый) шевер, шевер-рейка из­готовляется с наклонными зубьями для обработки зубчатых колес с прямым зубом, а для колес с косыми зубьями (с углом наклона око­ло 15°) шевер-рейка имеет прямые зубья, расположенные перпендику­лярно оси; в том и другом случае образуется винтовое зацепление.

На рис. 22,б показана схема, поясняющая осуществление про­дольного скольжения зубьев шевер-рейкой по зубьям шевер-рейкой зубчатого колеса.

Если обрабатываемое колесо I свободно катить по шевер-рейке 2 из положения А, то оно должно бы переместиться в положение Б. Но так как зубчатое колесо и шевер-рейка представляют собой как-бы винтовую зубчатую пару со скрещивающимися осями, то колесо передвинется/в положение Б, а в положение В. В результате чего создается относительное скольжение зубьев обрабатываемого коле­са и шевер-рейки, определяемое отрезком между положениями зубча­тых колес Б и В.

При этом режущие кромки шевера срезают тонкую стружку с по­верхности обрабатываемых зубьев колеса.

Обработка одного зубчатого колеса производится примерно за 15-20 двойных ходов стола. После каждого хода стола зубчатое ко­лесо перемещается в вертикальном направлении вниз, осуществляя вертикальную подачу.

Шевингование обычно производят со смазочно-охлаждающей жид­костью - сулъфофрезолом или веретенным маслом. По причине высо­кой себестоимости инструмента, плохой выживаемости стружки из зубьев шевер-рейки, невозможности обработки бочкообразных зубьев шевингование шевер-рейки не имеет широкого распространения.

Шевингование зубьев производится до термической обработки закаливаемых зубчатых колес. Большинство зубчатых колес после шевингования поступает в термическую обработку, которая несколь­ко снижает достигнутую точность и шероховатость поверхности. Тем не менее при изготовлении точных зубчатых колес шевингование применяют до термической обработки, с тем чтобы в максимальном степени исключить ошибки механической обработки.

Одним из основных преимуществ шевингования является возмож­ность ограничиваться только нарезанием зубьев на зубофрезерных станках (с последующим шевингованием), не прибегая к чистовому нарезанию на зубодолбежных станках.

На рис. 22,в показана схема шевингования червячной шестер­ни специальным червяком-шевером.

Шевингование червячных колес производится двумя методами:

а) методом радиальной подачи - сближением шевера и коле­са до номинального межосевого расстояния,

б) методом тангенциальной подачи, когда подача шевера осуществляется вдоль оси шевера при установленном номинальном межосевом расстоянии.

Новый метод отделки зубьев цилиндрических зубчатых

колес

Одной из причин, препятствующих широкому внедрению процесса накатывания зубьев, является отсутствие надежного способа окон­чательной отделки зубьев, полученных путем накатывания.

Шевингование накатанных зубьев, более твердых и менее точ­ных, чем полученных фрезерованием, не удавалось осуществить из-за низкой стойкости и поломок зубьев шеверов.

Большие перспективы в отношении повышения точности зубчатых колес после накатывания имеет новый метод отделки зубьев при по­мощи двух однокромочных шеверов. Отделка зубьев данным методом в отличие от обычного шевингования производится на станках типа зубофрезерных с жесткой кинематической цепью.

Н
овый процесс отделки зубьев производится двумя режущими инструментами I и 2, представляющими собой подобие косозубых дол-бяков (рис. 23), имеющих режущую часть с боковым задним углом 2°. Каждый инструмент предназначен для обработки только одной стороны зуба. Зубья каждого долбяка сошлифованы на круглошлифовальном станке по кривой 4 для образования последовательных то­чек контакта режущих кромок с зубьями обрабатываемого зубчатого колеса. Отделка зубьев происходит следующим образом. Зубчатое колесо 3 из исходного положения А быстро подводится в положение Б к режущему инструменту. Затем включается подача и зубчатое колесо перемещается в положение В. После реверсирования вращения инструмента и зубчатого колеса последнее из положения В быстро подводится к инструменту в положение Б, снова включает­ся подача и отделывается вторая сторона зубьев.

Точность по профилю, шагу и направлению зубьев соответствует точности, получаемой при обычном шевинговании.

Качество поверхности зубьев, как после обычного шевингования, а производительность этого метода выше.

Применяемый при этом методе режущий инструмент проще по конструкции и значительно дешевле обычных шеверов; заточка инстру­ментов выполняется на круглошлифовальном станке.

Зубошлифование

Для колес, обработанных термически до твердости НRС 40, 7-й степени и точнее, основным способом отделки зубьев является зубошлифование. При отсутствии высокоточных зубофрезерных стан­ков в виде исключения можно применять зубошлифование для отделки зубьев колес, имеющих твердость НВ< 350, 6-ю степень точности и точнее. Зубошлифование - последняя операция механической обработ­ки. Станки, на которых производится шлифование, резко различают­ся по производительности и точности обработки. Шлифованием можно устранить все виды искажения профиля зубьев после термической обработки.

Шлифование зубьев производится:

1. Методом копирования, при этом профиль рабочей части
   шлифовального круга полностью копирует профиль шлифуемого зуба.

2. Методом обкатки, при этом профилирующая поверхность
   шлифовального круга в процессе шлифования занимает ряд огибающих
   положений относительно профиля шлифуемого зуба.

Точность шлифования зависит от выбранного метода шлифования, точности оборудования, точности заготовки (базовых поверхностей), применяемых баз и методов крепления заготовок, режимов резания и качества шлифовального круга.

Обработка методом копирования производится профильным кругом (рис. 24,а) аналогично модульной фрезе, профиль его соответству­ет впадине зубьев. Круг получает вращение, возвратно-поступатель­ное движение параллельно оси обрабатываемого колеса и подачу на глубину шлифования на каждый двойной ход. После нескольких двойных ходов круг выводится из зацепления с колесом, которое повора­чивается на один или несколько зубьев, затем цикл обработки повто­ряется.

Круг заправляется особым копировальным механизмом при помощи трех алмазов (рис. 24,б).

Круг шлифует две стороны двух соседних зубьев. Для зубчатых колес с различными модулями и количеством зубьев надо иметь отдель­ные шаблоны для заправки круга алмазами. Такие станки применяются в массовом и крупносерийном, а иногда и в среднесерийном производ­стве.

При шлифовании зубьев по методу копирования в случае зубчатых колес с большим числом зубьев имеет место значительный износ шли­фовального круга; если зубья шлифуются последовательно, то между первым и последним зубьями будет получаться наибольшая ошибка; для предотвращения этого рекомендуется повертывать зубчатое колесо не на один зуб, а на несколько; тогда влияние изнашивания шлифоваль­ного круга не будет давать большой ошибки между соседними зубьями. Достигаемая этим методом точность 0,010-0,015 мм.

Станки, работающие по методу копирования, получили довольно широкое распространение благодаря значительно большой производи­тельности по сравнению со станками, работающими по методу обкатки; однако эти станки, дают наименьшую точность.

Кроме этого метод копирования дает возможность шлифовать зубья различных профилей и форм, однако он требует применения сложных приспособлений для правки круга.

Метод обкатки - метод менее производительный, но дает большую точ­ность (до 0,0025 мм).

Шлифование методом обкатки производится по следующим схемам:

Схема I, II - шлифование двумя тарельчатыми кругами (рис. 25,а,б).

Схема III - коническим кругом (рис. 25,в).

Схема 1V - червячным кругом (рис. 25,г).

Схема V - плоским кругом (рис. 25,д).

Шлифование зубьев обкатыванием основано на принципе зацепления колеса с рейкой. Зубчатой рейкой служит профилированный дисковый или тарельчатый круг.

Р
аспространенный способ шлифования зубьев методом обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках с двумя тарельчатыми кругами расположенными один по отношению к другому под утлом 30 и 40°. Или образующими как бы профиль расчетного зуба, по которому

и происходит обкатка зубчатого колеса.

У тарельчатых кругов рабочей поверхностью является узкая кру­говая ленточка шириной 2-3 мм, поэтому давление и нагрев незначитель­ны, что повышает точность шлифования.

В процессе работы шлифуемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступателъное движение вдоль своей оси, что обеспечивает шлифование профиля зуба по всей его длине.

Для шлифования или набор из нескольких зубчатых колес закрепля­ется в оправке, которая крепится в центрах бабок, расположенных на столе станка; стол имеет возвратно-поступательное движение на величи­ну, равную суммарной ширине зубчатых колес, увеличенной на вход и выход шлифовального круга. Автоматический поворот зубчатого колеса на один зуб происходит после одно,- двухкратного прохождения зубчато­го колеса под шлифовальным кругом. Припуск (0,1-0,2 мм на толщину зу­ба) снимается за два прохода и более.

Для предотвращения погрешностей, связанных с изнашиванием шли­фовальных кругов, станки снабжаются специальными приспособлениями для автоматической регулировки их. Круги правят алмазом 2, который закреплен в рычаге I (рис. 26).

Между алмазом и кругом имеется зазор. Через определенные промежутки времени ролик 3 попадает во впадину дис­ка 4, и рычаг I под действием пружины прижимает алмаз 2 к шлифоваль­ному кругу. Если износ круга в пределах допуска, то контакты 5 не за­мыкаются. При большом износе круга происходит замыкание контактов и включается механизм, автоматически смещающий шпиндель с кругом на величину износа. Этим обеспечивается постоянство положения рабочей кромки круга.

Шлифование зубьев двумя тарельчатыми кругами без продольной по­дачи осуществляется на специальных шлифовальных станках, на которых установлены тарельчатые круги большого диаметра (700-800 мм), шлифу­ющие зуб по всей длине без возвратно-поступаталъного движения зубча­того колеса вдоль своей оси.

При таком шлифовании основание впадины зуба колеса образуется не по прямой, а по дуге окружности с радиусом, равным радиусу шлифо­вального круга. На таких станках рекомендуется шлифовать узкие зуб­чатые колеса, т.е. имеющие зубья небольшой длины. Отсутствие продольной подачи, а следовательно, и потери времени на врезании кругов значительно повышают производительность этого метода по сравнению с предыдущим.

Применяется также шлифование зубьев методом обкатки одним дисковым кругом представляющим как бы зуб рейки (рис. 27,а). Шлифуемое зубчатое колесо имеет обкаточное движение и продольную подачу вдоль зуба. После обработки одного зуба зубчатое колесо поворачивается для обработки следующего зуба.

Ш
лифование зубьев таким методом обычно происходит за два оборо­та зубчатого колеса. Окончательное шлифование производят при втором обороте с уменьшенной продольной подачей круга. Между предваритель­ным и окончательным шлифованием круг автоматически правится. Простая форма круга и наличие движения обкатки позволяют получать довольно точные зубчатые колеса, но производительность такого зубошлифования невелика.

Более прогрессивным методом обкатки является шлифование зубьев на станках с двумя абразивными кругами, расположенными параллельно (рис. 27,б); производительность этих станков значительно выше, чем станков с одним таким кругом.

В течение длительного времени зубошлифование мелкомодулъных ко­лес применялось редко. Основные трудности, возникающие при зубошлифовании мелкомодульных колес, заключались в низкой стойкости рабочей части шлифовального круга и вследствие этого в низкой производитель­ности процесса зубошлифования.

В последние годы в приборостроительной промышленности широко применяются зубошлифовальные станки, на которых в качестве шлифоваль­ного инструмента используется абразивный червяк (рис. 25,г). Производительность таких станков в 3-5 раз выше, чем производительност: других типов зубошлифовальных станков, а стойкость абразивного червя­ка в 3-4 раза выше, чем производительность зубошлифовальных кругов. Эти станки обладают также наибольшей точностью. Абразивным кругом, заправленным в виде червяка шлифуют колеса модулем до 7 мм и диамет­ром до 700 мм.

Этим методом, осуществляемым на специальных станках, можно так­же прорезать зубья с модулем до I мм в сплошном металле, без предва­рительного нарезания их.