Приработка цилиндрической зубчатой пары. Изготовление зубчатых колес методом обкатки. Изготовление зубчатых колёс

Шлифование зубьев увеличивает точность незакаливаемых и в особенности закаливаемых зубчатых колес, которые деформируются при термической обработки.уводитсяк инструменту в положение Б, снова включается i и отделывается вторая сторона зубьев.

Шлифование зубьев с эвольвентным профилем производится: методом копирования при помощи фасонного круга с эвольвентным профилем; 2) методом обкатки.

Станки, работающие по методу копирования, производят шлифование кругом, профиль которого соответствует впадине к, аналогично дисковой модульной фрезе. Круг заправляется особым копировальным механизмом при помощи трех алмазов (рис. 12, а).

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 производствах.

Рис. 13. Зубошлифование

а - заправка тремя алмазами профиля шлифовального круга, работающего методом копирования; б - обработка двумя тарельчатыми шлифовальными кругами методом обкатывания.

При шлифовании зубьев по методу копирования в случае зубчаты колес с большим числом зубьев имеет место значительный износ шлифовального круга; если зубья шлифуются последовательно, то межи первым и последним зубьями будет получаться наибольшая ошибка; дли 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 меньшую точность. Основное время при зубошлифовании методом копирования определяется по формуле:

Длина хода стола, мм; число ходов; а - коэффициент, учитывающий время деления, т. е. поворота зубчатого колеса назуб (а = 1,3 - 1,5); г - число зубьев зубчатого колеса; - скорость возвратно-поступательного движения стола в м"мин. Длина хода стола L определяется по формуле:

где - длина шлифуемого зуба, мм; зуба зубчатого колеса в мм, h - высота зуба зубчатого колеса в мм; D K - диаметр круга в мм.

Второй метод шлифования зубьев - метод обкатки - менее производителен, но дает большую точность (до 0,0025 мм); шлифование производится одним или двумя кругами.

Распространенный способ шлифования зубьев методом обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках с двумя тарельчатыми кругами, расположенными один по отношению к другому под углом 30 и 40° или образующими как бы профиль расчетного зуба, по котором и происходит обкатка зубчатого колеса (рис. 12, б). В процессе работы шлифуемое зубчатое колесо перемещается в направлении, перпендикулярном своей оси, одновременно поворачиваясь вокруг этой оси.

Помимо этого, шлифуемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступательное движение вдоль своей оси, что обеспечивает шлифование профиля зуба по всей его длине.

Притирка (ляппинг-процесс) широко применяется для чистовой, окончательной отделки зубьев после их термической обработки вместо шлифования, которое является операцией сравнительно малопроизводительной. Притирка получила большое распространение в тех отраслях машиностроения, где требуется изготовление точных зубчатых колес (автомобилестроение и др.)- Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, приводимьши во вращение и смазываемыми пастой, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Помимо этого обрабатываемое зубчатое колесо и притиры имеют в осевом направлении возвратно-поступательное движение друг относительно друга: такое движение ускоряет процесс обработки и повышает ее точность. Большей частью движение в осевом направлении придается притираемому зубчатому колесу. Притирочные станки изготовляются с параллельными (рис. 13, а) и со скрещивающимися (рис. 13, б) осями притиров. Наибольшее распространение получили притирочные станки, работающие со скрещивающимися осями притиров, устанавливаемых под разными углами; один притир часто устанавливается параллельно оси обрабатываемого зубчатого колеса. При таком расположении притиров зубчатое колесо работает, как в винтовой передаче, и путем дополнительного осевого перемещения притираемого зубчатого колеса притирка происходит равномерно по всей боковой поверхности зуба. Притираемое зубчатое колесо получает вращение попеременно в обе стороны для равномерной притирки обеих сторон зуба, а необходимое давление на боковой поверхности зубьев во время притирки создается гидравлическими тормозами, действующими на шпиндели притиров.

Иногда применяют притирку зубьев зубчатых колес чугунным червячным притиром диаметром 300-400 мм, используя для этого зубофрезерные станки.

Рис. 13. Схемы притирки зубьев цилиндрических зубчатых колес:

а - с параллельными осями притирок; б - со скрещивающимися осями

притирок

Притирка дает поверхности высокого качества, она сглаживает микронеровности и придает зеркальный блеск поверхности, значительно уменьшая шум и увеличивая плавность работы зубчатых колес.

Она дает лучшую по качеству поверхность зубьев, чем шлифование, но при условии правильного изготовления зубчатого колеса, так как притиркой можно исправить лишь незначительные погрешности; при наличии же значительных погрешностей зубчатые колеса необходимо сначала шлифовать, а затем притирать.

Приработка зубьев отличается от притирки тем, что притирается не зубчатое колесо с притиром, а два парных зубчатых колеса, изготовленных для совместной работы в собранной машине. Приработка производится при помощи абразивного материала, который ускоряет взаимную приработку зубьев зубчатых колес и придает им гладкую поверхность.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее производигельным и рациональным способом получения точных зубьев является шевингование, применяемое после нарезания зуба, но до термической обработки. После него для исправления небольших искажений в профиле и шаге и получения чистовой поверхности зубьев целесообразно применить притирку и только в случае значительной деформации прибегать к шлифованию зубьев.

Методы обработки зубьев цилиндрических колес разделяются на две группы: методы копирования и методы обкатки.

При обработке методом копирования профиль инструмента должен быть таким же, как профиль впадины между зубьями колеса. Зубья нарезают на обыкновенном фрезерном станке общего назначения фасонной дисковой или фасонной концевой фрезой с помощью универсальной делительной головки. После прорезания одной впадины производят деление и фрезеруют следующую. Для уменьшения накопленной погрешности, впадины прорезают не подряд, а через несколько зубьев. Метод дает низкую точность и малую производительность и применяется в условиях единичного производства для получения колес 9-10 степенен точности.

Метод обкатки допускает применение инструмента с прямолинейными режущими кромками. По сравнению с методом копирования метод обкатки отличается большей точностью, возможностью использовать один и тот же инструмент для обработки колес с различным числом зубьев. Рассмотрим нарезание колес, осуществляемые методом обкатки.

Зубофрезерование. Зубофрезерование методом обкатки широко используется для нарезания цилиндрических колес внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями. Операцию выполняют на зубофрезерном станке червячной фрезой (рис. 12). В процессе зубофрезерования главным рабочим

Зубофрезерование червячной фрезой - основной метод нарезания колес с косыми зубьями. Этот метод проще, чем другие методы (зубодолбление).

От точности установки заготовки (совпадения оси посадочного места с осью вращения стола станка) зависят основные точностные параметры колес. Поэтому для получения колес высокой степени точности перед зубофрезерованием необходимо посадочные цилиндр и торец обработать в одной операции, с точностью по диаметру не ниже 7 квалитета. При одновременной обработке нескольких заготовок в пакете в предшествующих операциях необходимо выдержать параллельность торцов у заготовок и перпендикулярность их к оси посадочного цилиндра.

Червячные колеса нарезают на зубофрезерном станке двумя методами:

С радиальной подачей колеса;

С тангенциальной подачей инструмента (рис. 13).

В обоих случаях фреза должна по размерам строго соответствовать червяку, с которым будет работать нарезанное колесо. Нарезание методом радиальной подачей червячной фрезой более производительно, но хуже по точности (межцентровое расстояние при нарезании непостоянно). Для метода тангенциальной подачи используется фреза червячная тангенциальная, снабженная заборным конусом.

Зубодолбление. Операцию зубодолбления круглыми долбяками выполняют на зубодолбежном станке, работающим методом обкатки. В процессе нарезания главным рабочим движением является возвратно-поступательные ходы долбяка, а движения обкатки (оно же движение подачи) - вращение (поворачивание) заготовки, согласованное с вращением (поворачиванием) долбяка (имитация зацепления пары колес) (рис. 14).

Инструмент - долбяк, представляет собой режущее колесо с эволвентными зубьями. По конструктивному оформлению корпуса различают долбяки дисковые, чашечные, втулочные и хвостовые.

Зубодолбление позволяет нарезать зубья вблизи буртика или зубья блочного колеса, зубофрезерование которых невозможно из-за отсутствия места для выхода червячной фрезы.

Для нарезания косозубого колеса требуется косозубый долбяк и устройство в станке для сообщения долбяку винтового движения.

Мелкие зубья (m<1,5 мм) нарезают в один проход, т.е. зубчатый венец образуется за один оборот заготовки. Более крупные зубья нарезают в два - три прохода. Для автоматического врезания станки снабжают специальными кулачками (двух и трехпроходными).

Долбление круглым долбяком - единственный способ нарезания колес с внутренним зубом.

Зубодолбление аналогично по точности и по производительности зувофрезерованию.

Зубозакругление. Для облегчения ввода зубьев во впадины сопрягаемых колес при перемещении их вдоль своих осей выполняют один из специальных видов обработки торцов зубьев: закругление, снятие фасок и заусенцев.

Зубозакругление выполняется на зубозакругляющих станках разными фрезами.

1. Обработка пальцевой конической фрезой осуществляется с непрерывным делением на каждый зуб колеса. Ось шпинделя фрезы располагается перпендикулярно оси колеса. Шпиндель с фрезой, вращаясь вокруг своей оси, совершает движение вверх и вниз параллельно длине зуба, а колесо непрерывно вращается и закругление зубьев получается в результате совместного движения фрезы и вращения колеса.

Возвратно-поступательное перемещение фрезы вдоль торца зуба обеспечивает бочкообразную форму закругления. В начале обработки деталь подводится к фрезе и в конце отводится от нее.

2. Обработка фрезой трубчатой с внутренней конусной поверхностью с зубьями. Фреза совершает возвратно-поступательное движение вдоль своей оси и зубья ее вводятся в соприкосновение с противоположными профилями смежных зубьев, закругляя их торцы. При обратном ходе фрезы колесо поворачивается на один зуб и весь цикл повторяется.

Снятие фасок и заусенцев выполняется аналогичными способами пальцевыми фрезами или абразивным инструментом.

Шевингование - процесс тонкой обработки зубьев колес с твердостью HRC<40, осуществляемый инструментом - шевером, представляющим собой колесо с косыми зубьями, в которых прорезаны поперечные канавки (рис. 15). Края этих канавок служат режущими кромками - в процессе обработки они соскабливают с поверхности зубьев колеса очень тонкую стружку (0,05-0,01 мм).

Шевингованием обрабатывают колеса с прямым и косым зубом, многовенцовые блоки колес. Для обработки зубья колес вводят в зацепление с зубьями шевера. Условия зацепления должны выть такими, чтобы существовало взаимное давление и относительное скольжение зубьев. Шевер с косыми зубьями получает принудительное вращение и вращает колесо, свободно установленное в центрах станка на оправке. Скрещивание осей обуславливает продольное относительное скольжение зубьев шевера вдоль всей поверхности зуба, для этого столу станка сообщается продольная подача. В конце хода стол получает поперечную (вертикальную) подачу. Время обработки одного зуба 2-3 секунды. Шевингование повышает точность колес на одну степень точности. Обычно обработкой, предшествующей шевингованию, служит зубофрезерование (зубодолбление), проводимое на втором этапе. В таких случаях шевингованием на третьем этапе получают колеса 6-ой степени точности.

Шевингование неприменимо для колес, зубьям которых придана высокая поверхностная твердость.

Зубошлифование. Зубошлифованием обрабатывают ответственные колеса с цементированными или азотированными зубьями. Зубошлифование осуществляется, чаще всего, на зубошлифовальных станках, работающих червячным шлифовальным (абразивным) кругом (рис. 16). Схемы работы подобны схеме зубофрезерования, но скорости движении соответствуют требуемым для шлифования. Метод зубошлифования обеспечивает высокую производительность и позволяет получить на третьем этапе колеса 6-ой степени точности.

Рис. 16. Схема зубошлифования.

Притирание , как и зубошлифование, служит для отделки зубьев, имеющих высокую поверхностную твердость. Однако в отличие от шлифования притиранием можно снимать очень небольшой слои металла. Поэтому припуск на притирание (0,01-0,04 мм на толщину зуба) обеспечивают за счет некоторой части допуска на окончательную толщину зуба. Наилучшей операцией, перед притиранием, является шевингование зубьев (до термообработки), сочетающее высокую точность с большой производительностью. Такой комплекс операций во многих случаях позволяет отказаться от шлифования - и тем самым резко повысить производительность на окончательном этапе обработки детали. Притирание осуществляется на третьем, четвертом этапе и позволяет получить колеса 6-5 степени точности 8-10 класса шероховатости.

В качестве притиров используют точные чугунные колеса с прямыми или косыми зубьями. Существуют станки, работающие тремя притирами (один прямозубый и два косозубых с разными направлениями спирали, рис. 17) и одним притиром (косозубым или прямозубым). Скрещивание осей притира и колеса (обычно под углом 10-15°) вызывает при вращении их относительное продольное скольжение зубьев. Кроме того, предусматривают осевое перемещение колеса.

Производительность притирания в нормальных условиях очень большая (в среднем 3-6 секунды на один зуб). Как и при всяком притирании, оно сильно зависит от зернистости и химической активности применяемого притирочного состава. В случае повышения припуска производительность резко падает.

Значительно большие припуска (до 0,2 мм) позволяет снимать сходный по кинематике с притиранием процесс обработки не чугунным, а абразивным зубчатым колесом, называемый зубохонингованием и применяемый для сравнительно неточных колес.

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.

Распространенный 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.

Это обстоятельство способствовало довольно широкому распростране­нию зубошлифовалъных станков с абразивным червяком. Рекомендуют этот метод для нарезания особо точных мелкомодульных колес.

Кроме того, следует отметить, что абразивный червяк, применяемый для шлифования зубчатых колес, - это частный случай абразивного чер­вяка как обкаточного инструмента. Придавая различную форму накатнику, профилирующему абразивный червяк можно шлифовать детали с различными профилями, например, храповые и фиксаторные колеса, кинобарабаны, фасонные протяжки, шлицевые валики, делительные диски и т.д.

В настоящее время на приборостроительных заводах применяются два способа шлифования зубчатых колес: многопрофильный и однопроход­ный.

Суть первого способа (рис. 28,а): заготовку 5 шлифуемого коле­са устанавливают на оправке I в центрах суппорта 3, который может перемещаться вертикально по направляющим стойки 4. Последняя, в свою очередь, может перемещаться горизонтально по направляющим станины. Средняя плоскость заготовки шлифуемого колеса устанавливается прибли­зительно по горизонтальной оси абразивного червяка. Гитара деления станка настраивается таким образом, что за один оборот абразивного червяка 2 шлифуемое колесо повернется на один зуб. Количество про­дольных ходов суппорта зависит от величины поперечной подачи и высо­ты шлифуемого зуба. Этот способ более точный, но менее производитель­ный.

В
торой способ зубошлифования абразивным червяком аналогичен однопродному способу нарезания цилиндрнческихзубчатых колес червяч­ной фрезой на зубофрезерном станке (рис. 28,б). За один ход суппор­та колесо шлифуется окончательно на полную высоту зуба. Править чер­вячный круг можно последовательно черновым и чистовым дисковыми мно­гониточными накатниками.

Шлифование прямых зубьев конических зубчатых колес по методу обкатки двумя дисковыми абразивными кругами производится на новых станках, сконструированных на базе зубострогальных (рис. 29,а).

Криволинейные зубья конических зубчатых колес шлифуются чашечный абразивным кругом (рис. 29,б). Сечение боковой стороны круга долж­но иметь профиль зуба рейки чашечный круг, вращаясь со скоростью 20-30 м/с, обкатывает рабочую поверхность профиля шлифуемого зуба.

З
убошлифовальные станки снабжаются устройствами для подачи ох­лаждающей жидкости (содовой эмульсии или масла) обычным способом или через шлифовальный круг, что предохраняет зубья шлифуемых колес от отпуска в процессе шлифования.

Зубохонингование

Зубохонингование - это новый высокопроизводительный технологический процесс, применяемый для обработки зубчатых колес после шевингования и термической обработки. Хонингованием устраняются небольшие дефекты закаленных зубьев (забоины, риски), удаляется окалина, снимаются заусенцы, снижаются погрешности основного шага и профиля, уменьшается биение, повышается чистота поверхности зуба, что значительно снижает шум в передачах.

Сущность процесса зубохонингования состоит в том, что абразив­ный инструмент (косозубый или прямозубый), находясь в плотном зацеп­лении с обрабатываемым зубчатым колесом (прямозубым или косозубым соответственно), получает вращение и колебательное движение, а обра­батываемое колесо, приводящееся во вращение инструментом, свершает возвратно-поступательное движение.

Кинематическая схема процесса та же, что и при шевинговании,но вместо металлического шевера используется абразивный хон, который изготовляют в виде зубчатого колеса из пластмассы, пропитанной мелко­зернистым абразивом. Зацепляется зубчатое колесо с хоном без зазора. Наибольшая эффективность процесса достигается при угле между осями хона и обрабатываемого колеса = 15-18°. Хонингование произво­дится при обильном охлаждении керосином.. Станки для хоншгования во многом аналогичны станкам для шевингования без устройства для ради­альной подачи.

Зубополирование

Эту обработку используют для отделки закаленных колес с числом зубьев менее 20 (трибов). Сущность процесса состоит в относительном скольжении профиля деревянного червячного полировального диска, сма­занного полировальной пастой, и профиля зуба, сцепляющегося с ним обрабатываемого зубчатого колеса (триба). В результате зубополирования происходит сглаживание микронеровностей и повышается качество поверхности зуба.

Снятие заусенцев, образование фасок и закруглений на торцах зубьев

Для улучшения качества и повышения долговечности зубчатых колес целесообразно образование фасок по контуру зубьев. При закалке колес без фасок на зубьях возможны перегрев острых кромок, а также образо­вание микротрещин, способствующих иногда поломке зубьев.

Наличие фасок по контуру зубьев уменьшает возможность появления прижогов при их шлифовании и улучшает также условия шевингования.

Перед снятием фасок целесообразно удалять крупные заусенцы (2-4 мм) в процессе нарезания зубьев при помощи специальных резцов, уста­навливаемых на станках. Заусенцы можно удалять и вращающимися метал­лическими щетками.

Переключаемые цилиндрические колеса имеют закругления торцов зубьев. Эта операция рассматривалась выше (см.рис. 14).

Операции образования фасок и снятия заусенцев выполняются метал­лическим инструментом следующими методами:

Обработка пальцевой фрезой.

Обработка дисковой фасонной фрезой.

Обработка пустотелой фрезой с внутренней конической поверхностью.

4. Обработка зубчатым накатником. Обрабатывают фаски также и абразивным инструментом:

абразивным червяком,

абразивным "плавающим" кругом.

Притирка

Притирка является доводочным процессом при котором профили зубьев подвергаются искусственному износу посредством специального инструмента - притира с использованием абразивных паст и жидких смесей

Притирка зубьев осуществляется в крупносерийном и массовом про­изводстве при изготовлении термически обработанных колес точных от­ветственных передач вместо шлифования, которое является операцией сравнительно малопроизводительной.

Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, при­водимыми во вращение и смазываемыми пастами, состоящей из смеси мел­кого абразивного порошка с маслом. Помимо этого обрабатываемое зубчат колесо и притиры имеют в осевом направлении возвратно-поступательное движение друг относительно друга: такое движение ускоряет процесс обработки и повышает ее точность. Большей частью движение в осевом направлении придается притираемому зубчатому колесу.

Применяют два способа притирки:

оси обрабатываемого колеса и притира параллельны,

По первому способу притирка колеса I (рис. 30,а) производится одним притиром 2 того же модуля.

Наибольшее распространение получил второй способ притирки (рис 30.б). Здесь происходит взаимное обкатывание зубьев колеса I и зубьев трех чугунных притиров 2,3 и 4 одновременно. В большинстве случаев для притирки колеса с прямыми зубьями притиры 2 и 3 делают косозубыми с углом наклона зубьев 5-10°, причем у одного из притиров направление зубьев, правое, а у другого - левое. Притир 4 делают прямозубым. Для притирки косозубых колес притир 4 делают с косозубым одинаковым, но противоположно направленным наклоном зубьев: ось его остается па­раллельной оси колеса I, при этом колеса 3 и 4 также косозубые.

При таком расположении притиров зубчатое колесо работает как в винтовой передаче, и путем дополнительного осевого перемещения при­тираемого зубчатого колеса притирка происходит равномерно по всей боковой поверхности зуба. Притираемое зубчатое колесо получает вра­щение попеременно в обе стороны для равномерной притирки обоих сторон зуба, а необходимое давление на боковой поверхности зубьев во время притирки создается гидравлическими тормозами, действующими на шпинде­ли притиров.

Иногда применяют притирку зубьев зубчатых колес чугунными чер­вяками притирами диаметром 300-400 мм, используя для этого зубофрезерные станки.

Притирка - простой и дешевый способ отделки закаленных и сырых ответственных зубчатых колес. Она обладает высокой производительно­стью. Притирка дает поверхности высокого качества, сглаживает неров­ности и шероховатости и придает зеркальный блеск поверхности, значи­тельно уменьшая шум, увеличивая плавность работы зубчатых колес, улучшает контакт между зубьями и повышает долговечность зубчатых ко­лес. Притирка дает лучшую по качеству поверхность зубьев, чем шлифо­вание, но при условии правильного изготовления зубчатого колеса; при наличии же значительных погрешностей зубчатке колеса необходимо сна­чала шлифовать, а потом притирать.

Подбор и приработка зубчатых колес

В некоторых случаях для повышения нагрузочной способности пере­дач и уменьшения шума ограничиваются подбором или приработкой зубча­тых колес.

Подбор зубчатых колес ведется по уровню шума и величине площади ка­сания сопряженных поверхностей зубьев. "

Определение уровня шума осуществляется на контрольно-шумовых станках.

Подбор по пятну касания имеет целью достичь плавности и долго­вечности работ зубчатых колес. Здесь используется обкаточное приспо­собление.

Приработка зубьев отличается от притирки тем, что притираются не

зубчатое колесо с притиром, а два парных зубчатых колеса; изготов­ленных или подобранных для совместной работы в собранной машине. В результате приработки получается износ рабочих поверхностей, благо­даря чему улучшается контакт зубьев под нагрузкой. Приработка произ­водится при помощи абразивного материала, который ускоряет взаимную приработку зубьев зубчатых колес и придает им гладкую поверхность. Также для приработки применяют масла с противозадирными присадками.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее производи­тельным и рациональным способом получения точных зубьев является ше­вингование, применяемое после нарезания зуба, но до термической об­работки, после которой для искажения небольших искажений в профиле и шаге и получения чистовой поверхности зубьев целесообразно приме­нить притирку и только в случае значительной деформации прибегать к шлифованию зубьев.

Операции, предшествующие нарезанию зубьев.

Нарезание зубьев.

Шевингование зубьев.

Термическая обработка.

Притирка зубьев.

Методы контроля обработки зубьев зубчатых колес

Зубчатые колеса являющиеся основной частью механизмов и прибо­ров должны быть изготовлены точно, так как погрешность любого из от­дельных элементов зубчатого колеса может вызвать неравномерность его хода и вибрацию, что повлечет за собой преждевременный износ и выход из строя деталей, а иногда и самого прибора.

Целью контроля зубчатых колес помимо проверки их как готовой продукции является также определение погрешностей зуборезных и других станков, на которых производится обработка зубчатых колес и выявле­ние состояния применяемого для обработки режущего и измерительного инструмента.

При изготовлении зубчатых колес станки, инструмент и операции термической обработки являются источниками погрешностей отдельных элементов зубчатых колес; эксцентриситет начальной окружности явля­ется главным образом погрешности центрирования заготовки на зуборез­ном станке, или биения планшайбы ила шпинделя станка.

Неточность шага по начальной окружности может быть следствием

низкого качества зуборезного инструмента, а также погрешностей дли­тельного механизма станка.

Неточность профиля зуба может зависеть от станка, инструмента и установки зубчатого колеса на столе станка.

Равномерность шага зубьев цилиндрических зубчатых колес прове­ряют предельной или индикаторной скобой или микрометром, которыми измеряют расстояние между двумя параллельными плоскостями, касатель­ными к эвольвентным поверхностям зубьев. На основании данных измере­ний путем расчета можно определить толщину зуба. Индикаторная скоба дает возможность точно определять конусность и спиральностъ зубьев; в то время как предельными скобами это невозможно выявить.

Шаг зубьев в направлении линии зацепления часто измеряют с по­мощью шагомера. Шагомером проверяется расстояние между боковыми сто­ронами соседних зубьев; расстояние между наконечниками шагомера уста­навливается по эталону.

Толщину зуба по начальной окружности измеряют штангензубомером, ко­торый является универсальным инструментом, но даёт сравнительно не­высокую точность. Вертикальный движок его устанавливается на опре­деленном расстоянии, немного превышающем высоту головки зуба; эта величина определяется по табличным данным; после этого горизонталь­ным движком измеряют толщину зуба по начальной окружности. Более точ­ный промер дает оптический зубомер (с точностью до 0,02 мм). Профиль зуба проверяют - прибором-эвольвентометром со специальным эталонным диском, который меняется для различных зубчатых колес. Диаметр начальной окружности зубчатого колеса можно проверить при помощи роликов точного диаметра; число роликов равно 2 или 3 в зави­симости от числа зубьев - четного или нечетного.

Комплексная проверка зубчатых колес заключается в проверке правильно­сти зацепления; производится она на приборах, на которых проверяется зацепление с эталонным зубчатым колесом или зацепление парных, т.е. работающих вместе, зубчатых колес.

Принцип устройства таких приборов заключается в том, что инди­катор или самопишущий прибор регистрирует сдвиг проверяемого зубчато­го колеса в направлении, перпендикулярном его оси, когда оно находит­ся в неправильном зацеплении с эталоном или парным зубчатым колесом. Правильность зацепления часто проверяют по отпечатку при обкатке с эталонным зубчатым колесом. На поверхность зубьев эталонного зубчато­го колеса наносят тонкий слой краски и проворачивают его вместе с проверяемым зубчатым колесом. Полученные отпечатки указывают поверх-

ность контакта зубьев, и их сравнивают с формой отпечатка, который задан техническими условиями.

Правильность зацепления часто проверяют также по шуму. Чем пол­нее касание сопрягаемых поверхностей зубьев, тем меньший шум издают вращающиеся зубчатые колеса, поэтому с целью уменьшения шума подби­рают пары с лучшим прилеганием поверхностей зубьев. Проверка по шу­му производится на особых станках и заключается в прослушивании тока ^ и равномерности шума, издаваемого двумя совместно работающими коле­сами, на слух и с помощью измерения специальным звуковым индикатором или звукозаписывающими приборами (фонометрами и др.).

Измерение (контроль) всех основных элементов колеса - процесс чрезвычайно трудный. Кроме того, даже измерив погрешности элементов, невозможно в нужной мере достоверно судить о совокупном влиянии этих погрешностей на качество зацепления. Представление об этом дают лишь комплексные методы контроля, основанные на оценке результатов зацеп­ления проверяемого колеса с эталонным колесом измерительного прибо­ра. Поэтому стандартами (ГОСТ 1643-56 и др.) нормируются не допуски на элементы колеса, а допуски на разные показатели комплексной проверки (кинематическая погрешность, циклическая погрешность пятно контакта при контроле по краске и боковой зазор) по 12 степе­ней точности

(1-я степень - высшая)

Методом обкатки получают зубчатые колеса, имеющие высокую точность профиля и шага, а сам метод является наиболее производительным.

Самым простым и универсальным инструментом для метода обкатки является инструментальная рейка. Боковые участки зубьев рейки, образующие эвольвентный профиль на нарезаемом колесе, выполнены прямолинейными (рис. 43), так как прямые можно рассматривать как частные случаи эвольвент при .

Рис. 43. К определению делительной окружности

Эвольвента зуба cd образуется при обкатке некоторой прямой (центроиды) рейки mm без скольжения по окружности (центроиде) заготовки r .

Окружность радиуса r , по которой катится без скольжения прямая mm рейки в процессе изготовления зубчатого колеса, называется делительной (производственной) окружностью . Она отличается от начальных окружностей, появляющихся в процессе зацепления двух зубчатых колес. Каждое зубчатое колесо, имея только одну делительную окружность, может образовывать несколько начальных окружностей разного диаметра при за­цеплении с различными колесами.

Очевидно, что шаг по дуге делительной окружности р = P p . Так как , то:

. (6.4)

Здесь называется модулем зацепления .

Модуль зацепления является одним из основных параметров зубчатого колеса и выражается в миллиметрах. С целью сокращения количества инструмента значение модулей m стандартизовано. Размеры инструментальной рейки – так называемый исходный контур инстру­ментальной рейки – также стандартизованы в долях модуля зацепления (рис. 44).

Рис. 44. Инструментальная рейка

Прямолинейный участок профиля рейки выполнен в пределах 2h" a m ; закругление для формирования галтели зуба – на участке с"т .

Здесь: h" a – коэффициент высоты зуба;

с" – коэффициент радиального зазора;

– угол профиля рейки.

Для основного контура h" a = 1, с" = 0,25 и = 20°. ГОСТ предусматривает при необходимости применение укороченного контура (h" a = 0,8; с" = 0,3; = 20° ).

На средней линии толщина зуба равна половине шага рейки, т. е.

.

6.6.2. Способы обработки зубьев при методе обкатки

При обработке резанием форма режущего инструмента (инструментального колеса (долбяка, шевера) или инструментальной рейки) методом обкатки сходна с формой зубчатого колеса или зубчатой рейки, зубьям которых приданы режущие свойства.

Процесс резания (шлифования, шевингования) происходит при возвратном движении инструментального колеса или рейки вдоль оси зуба или при вращении червячной фрезы. Относительные движения в окружном направлении заготовки будущего колеса и режущего инструмента такие же, как и при зацеплении уже нарезанного колеса с другимзубчатым колесом или зубчатой рейкой (сходными с инструментальными).

Так как эвольвентное колесо может работать в паре с любым зубчатым колесом, то и инструмент по методу обкатки пригоден для изготовления любого зубчатого колеса (при одинаковой высоте зуба, точнее, при одинаковом модуле).

При образовании зубьев методом накатки (рис. 45) заготовка зубчатого колеса z диаметром примерно – (d a +d f )/2, часто предварительно нагретая токами высокой частоты, прокатывается между валками.

Валки сходны с эвольвентными зубчатыми колесами (рис. 45, а , б ) или с зубчатыми рейками (рис. 45, в ), получающими вместе с заготовкой принудительный обкат с постоянным передаточным отношением таким же, как и в готовом зубчатом зацеплении.

а ) б )

в )

Рис. 45. Схемы изготовления зубчатых колес методом накатки:

а )накатка с радиальной подачей; б ) пакетная накатка с протягиванием;
в ) накатка двумя рейками

Деформируя заготовку, валки образуют на ней зубья за счет пластического течения металла, вытесняемого из впадин зубчатого колеса. Волокна металла при этом не перерезаются, а поверхность зубьев упрочняется, что способствует повышению прочности зубчатого колеса.

Недостатком этого вида обработки является пока невысокая точность получаемого зубчатого колеса по сравнению с другими видами зубонарезания методом обкатки.

6.6.3. Установка рейки при нарезании и виды зубчатых колес

При нарезании зубчатого колеса возможны три случая установки инструментальной рейки:

1) средняя линия рейки касается и обкатывается без скольжения по делительной окружности нарезаемого колеса (заготовки) – (рис. 46, а );

б )

а )

в )

Рис. 46. Положение зубчатой рейки:

а ) без смещения; б ) с положительным смещением; в ) с отрицательным смещением

2) по делительной окружности обкатывается без скольжения некоторая прямая mm , расположенная ближе к вершинам зубьев рейки и смещенная от средней линии рейки на величину , где – коэффициент смещения. В этом случае говорят, что рейка отодвинута от центра колеса на величину (рис. 46, б );

3) по делительной окружности обкатывается прямая mm, смещенная к основаниям зубьев рейки на величину , где (рис. 46, в ).

ЗАО «Литейно-механический завод «Прогресс» изготавливает цилиндрические зубчатые пары до 6 класса точности до m-45,D- 6000мм.

Возможно изготовление из материала заказчика, а также изготовление по образцу.

Профиль зубьев цилиндрических колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Прямозубые колёса

Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;

Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колеса

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

Секторные колеса

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Храповые колеса

Храпово́й механи́зм (храпови́к) - зубчатый механизм прерывистого движения, предназначенный для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении. Проще говоря, храповик позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Храповые механизмы используются достаточно широко - например, в турникетах, гаечных ключах, заводных механизмах, домкратах, лебёдках и т. д.

Храповик обычно имеет форму зубчатого колеса с несимметричными зубьями, имеющими упор с одной стороны. Движение колеса в обратную сторону ограничивается собачкой, которая прижимается к колесу пружиной или под собственным весом.

Изготовление зубчатых колёс

Метод обкатки

В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.

Метод обкатки с применением гребёнки

Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.

Метод обкатки с применением червячной фрезы

Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление

Метод обкатки с применением долбяка

Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.

Метод копирования (Метод деления)

Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.

Горячее и холодное накатывание

Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

Цилиндрические зубчатые передачи

Цилиндрические зубчатые колеса имеют основание в виде цилиндров и используются для параллельных валов. Колесо с меньшим количеством зубьев (шестерня) является ведущим, а с большим — ведомым. Если цилиндрические зубчатые колеса имеют одинаковые размеры и число зубьев, то их отношение частот вращения равно единице. Зубья в цилиндрических зубчатых парах могут располагаться как внутри, так и снаружи. При расположении зубьев снаружи цилиндрической зубчатой пары колеса движутся в противоположных направлениях. Если же они находятся внутри, то колеса движутся в одну сторону.

Виды цилиндрических зубчатых колес

Цилиндрические зубчатые колеса различаются по типу зубьев:

• шевронные — обладают V-образными зубьями;
• прямозубые — их оси находятся в радиальных плоскостях параллельно оси вращения;
• косозубые — имеют спиралевидные зубья, которые находятся под углом к вращающейся оси.

Существует еще и такой вид цилиндрических зубчатых пар как зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубья которого нарезаны с внутренней стороны. Они используются в условиях ограниченного пространства. Шестерня и колесо движутся в одну сторону, благодаря чему снижается трение и возрастает КПД.

Для заказа цилиндрических зубчатые колес обращайтесь к нам по телефонам со страницы "Контакты".