Шероховатости и степени точности при обработке резьб

Виды обработки:	Ra, мкм	Степень точности
Резцом	6,3–2,2; (1,3)	8–6; до 5
Плашкой	12,5–6,3; (3,2)	8 –6
Фрезой	12,5–3,2; (1,6)	8–5
Резьбонарезной головкой	6,3–3,2	8–6
Метчиком	12,5–3,2; (1,6)	7–6; до 4
Шлифовальным кругом	1,6–0,40	6-4
Накатным инструментом	3,2–0,20	8–4
Литье под давлением	10,0–2,5	10–8

Обработка фасонных поверхностей осуществляется лезвийными и абразивными фасонными инструментами, ручным перемещением инструмента по разметке, методом копирования, обработкой на станках с ЧПУ.

Рис. 8.4. Методы обработки резьбовых поверхностей (в числителе указаны степени точности, в знаменателе среднеарифметическая высота неровностей)

Поверхности небольшой длины (до 60 мм) обрабатываются методом врезания. Рекомендуются скорости резания V=20–40 м/мин, подача S=0,01–0,08 мм/об. Шлифование фасонных поверхностей осуществляется по копиру и фасонными шлифовальными кругами на круглошлифовальных, внутришлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках. Точность чистового шлифования составляет 7–6-й квалитет, шероховатость Rа 1,25–0,5 мкм [8, 9].

Фасонные резцы различаются по форме: на стержневые, призматические и круглые. По способу установки: за «ласточкин хвост», боковую поверхность, по передней плоскости. По направлению движения резания подразделяются на радиальные и тангенциальные.

Резцы изготавливают либо цельными из быстрорежущих сталей Р6М5, Р18, Р9 и др., либо с напаянными пластинками из твердых сплавов. Обработка методом копирования применяется при точении, фрезеровании, строгании фасонных поверхностей в серийном производстве.

Для рабочего перемещения инструмента используются механические, гидромеханические и электромеханические копировальные устройства. Механические копировальные устройства состоят из шаблона, щупа, суппорта с продольным и поперечным перемещением, обрабатывающего инструмента.

Обработка зубьев зубчатых колес. В современных машинах применяются силовые, кинематические и отсчетные зубчатые передачи. Силовые - применяются для передачи больших крутящих моментов при невысокой точности и низких оборотах; кинематические — для передачи умеренных крутящих моментов при больших оборотах и высокой точности; отсчетные - для точных угловых перемещений.

Конструктивный элемент зубчатой передачи, имеющий меньшее число зубьев, называют шестерней, а элемент с большим числом зубьев — колесом. Наибольшее распространение в механизмах получили зубчатые передачи цилиндрические, конические, червячные, винтовые. Зубчатые колеса изготовляют с прямыми, косыми и шевронными зубьями.

ж)

а)

г)

д)

б)

е)

в)

б)

ж)

Рис. 1.17. Типы наружных зубчатых передач: а – цилиндрическая прямозубая; б – цилиндрическая шевронная; в – винтовая с криволинейными зубьями и скрещивающимися осями; г – коническая с прямолинейными зубьями и пересекающимися осями; д – коническое с криволинейными зубьями и пересекающимися осями; е – реечная; ж –червячная

Нормы точности зубчатых передач нормируются двенадцатью степенями точности (в порядке убывания точности): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 на кинематическую точность, плавность хода, полноту контакта зубьев и боковой зазор [9]. Кинематическая точность зубчатого колеса характеризуется накопленной погрешностью угла ее поворота за несколько сотен оборотов и выражается в градусах или радианах по диаметру делительной окружности. Плавность хода зубчатого колеса характеризуется погрешностью текущего значения угла ее поворота, повторяющегося за один оборот. Полнота контакта зубьев характеризуется отношением действительной и номинальной площади контакта двух поверхностей, передающих крутящий момент зубьев.

Предусмотрено шесть полей допусков для обеспечения сопряжений с зазором двух соседних не контактирующих поверхностей зубчатых колес, которые в порядке убывания гарантированного зазора обозначаются буквами А, В, С, D, Е, Н. Допуск на боковой зазор, определяемый разностью между наибольшим и гарантированным (наименьшим) зазорами, устанавливается полями допусков: х, у, z, а, b, с, d, h.

Предусмотрено шесть классов отклонений межосевого расстояния: с I по VI (в порядке снижения точности). При II классе обеспечиваются сопряжения Н, Е. При III, IV, V и VI классах – сопряжения D, C, B, A.

Зубчатые передачи по расположению осей подразделяются на передачи с параллельными осями; с пересекающимися осями; со скрещивающимися осями. По форме и расположению зубьев различают прямые и криволинейные. В зависимости от расположения зубчатых колес различают передачи с внешним и внутренним зацеплением.

При внешнем зацеплении зубчатые колеса вращаются в противоположные стороны, при внутреннем зацеплением - в одном направлении. Разновидностью зубчатой передачи является реечная передача.

Зубчатые колеса изготавливаются механической обработ-

кой нарезанием методами копирования и обкатывания [51], а также без снятия стружки (методами пластической деформации накатыванием и прессованием).

Методы копирования реализуются фасонным инструментом, копирующим по форме и размерам впадину между зубьями, которая обрабатывается за один или несколько проходов при неподвижной заготовке. Методы копирования включают в себя зубофрезерование дисковой и концевой модульными фрезами; зубодолбление фасонными резцами; профильное протягивание. Степень точности и шероховатость при обработке зубьев достигаемые методом копирования представлена в табл. 8.6.

Зубофрезерование методом копирования дисковой и концевой модульными фасонными фрезами осуществляется на зубофрезерных вертикальных и горизонтальных станках полуавтоматах. Режущие кромки зубьев дисковой и концевой фрез изготавливаются по форме впадины между зубьями. После фрезерования впадины заготовка поворачивается на зуб и фрезерование повторяется.

Зубодолбление методом копирования зубодолбежными резцовыми головками применяется в массовом производстве, обладает высокой производительностью; погрешность зависит от точности резцовой головки.

Протягивание наружных и внутренних зубьев зубчатых колес методом копирования применяется в массовом производстве, характеризуется высокой точностью и производительностью.

Зубофрезерование методом обкатывания реализуется зубофрезерованием, зубодолблением, зубостроганием, зубонарезанием, зуботочением при непрерывной угловой подаче (вращении) заготовки, постоянной радиальной подаче инструмента, вращении фрезы или осевом периодическом перемещении.

Зубофрезерование методом обкатывания цилиндрических зубчатых колес производится посредством червячных фрез; дисковых долбяков при зубодолблении; долбяков (гребенок-реек) при зубострогании. При методе обкатки заготовка и инструмент воспроизводят угловое перемещение элементов зубчатой или червячной передачи. Инструменту придается форма зубчатого колеса, рейки или червяка, которые находятся в зацеплении с нарезаемым колесом. Инструмент перемещается по траектории, которая соответствует профилю нарезаемых зубьев зубчатого колеса.

Зубодолбление по методу обкатывания осуществляется долбяком, представляющим собой режущее зубчатое колесо с эвольвентным профилем на зубодолбежных станках. В процессе нарезания долбяк и нарезаемое зубчатое колесо находятся в относительном движении. Зубодолбление является единственным методом нарезания колес с внутренним зацеплением и закрытым выходом инструмента. Чистовое долбление обеспечивает 6–8-ю степени точности, среднеарифметическое отклонение профиля микронеровностей Ra 5,0–0,63 мкм.

Зубонарезание червячными фрезами обкатыванием осуществляется посредством червячных фрез на универсальных зубофрезерных станках с вертикальной или горизонтальной осями вращения фрезы. Метод обладает высокой производительностью. Фреза на станке устанавливается под углом подъема винтовой линии фрезы. Червячная фреза вращается и совершает перемещение вдоль образующей зуба.

Зубострогание по методу обкатывания основано на кинематическом зацеплении колеса и инструмента-рейки. Зубострогание обладает меньшей производительностью, чем зубофрезерование червячной фрезой и зубодолбление.

Зуботочение по методу обкатывания применяется для изготовления валов и венцов червячных передач и основано на воспроизводящем зацеплении пары винтовых колес на скрещенных осях. В качестве многорезцового инструмента применяют цилиндрическое режущее колесо. Производительность зуботочения в 2–4 раза выше производительности зубофрезерования однозаходной фрезой.

Шлифование методом копирования и обкатки применяется для отделочной обработки зубьев закаленных зубчатых колес, выполняется профилированными кругами. Шлифование по методу обкатки осуществляется за счет кинематического сопряжения пары инструмент — зубчатое колесо. Инструмент состоит из шлифовальных тарельчатых кругов, которые совершают вращательное движение и движение обкатки, заготовка совершает возвратно-поступательное движение. Движение обкатки состоит из вращения заготовки вокруг своей оси и поступательного движения ее вдоль инструмента. Шлифование двумя дисковыми и червячным кругами обеспечивает 5-ю степень точности и шероховатость зуба Rа< 0,32 мкм.

Зубоотделка осуществляется методом копирования и обкатывания и включает в себя шевингование; хонингование; притирку; полирование; закругление.

Шевингование представляет чистовую финишную обработку зубьев незакаленных цилиндрических зубчатых колес наружного и внутреннего зацепления твердостью не более 40 и осуществляется инструментом — шевером на шевинговальных станках. Шевер имеет форму зубчатого колеса или зубчатой рейки. Шевингование повышает точность зубчатых колес на одну — две степени точности.

Хонингование применяется для чистовой отделки зубьев закаленных цилиндрических зубчатых колес абразивным инструментом — хоном на зубохонинговальных станках. Частота вращения хона 180–200 , скорость подачи стола 180–210 мм/мин, время хонингования 30–60 с.

Обкатка применяется для повышения кинематической точности, плавности хода, полноты контакта зубьев, обеспечения требуемого сопряжения закаленных цилиндрических зубчатых колес внешнего и внутреннего зацепления за счет кинематического зацепления с эталонным колесом.

Таблица 8.6

Экономическая точность и шероховатость поверхностей зубьев при обработке методом копирования

Метод обработки копированием	Степень точности	Ra, мкм
Фрезерование:
-предварительное	10–9	20,0–2,5
-чистовое дисковой фрезой	9–8	10,0–5,0
-чистовое червячной фрезой	8–7	10,0–5,0
Долбление чистовое	8–6	5,0–0,63
Протягивание	7–6	5,0–0,63
Строгание чистовое	7–5	5,0–0,63
Шевингование	7–6	2,5–0,32
Шлифование	5–4	1,25–0,15

Притирка применяется для повышения точности закаленных цилиндрических зубчатых колес за счет преднамеренного управляемого нормированного изнашивания рабочей поверхности зубьев при кинематическом сопряжении их с притирами с применением абразивной пасты.

Приработка применяется для повышения комплексных показателей кинематической точности, плавности хода, полноты контакта зубьев, вида сопряжения рабочей пары зубчатых колес без применения притирки.

Закругление зубьев и снятие фасок на торцовых поверхностях зубьев зубчатых колес и передвижных шестерен коробок скоростей производится конусной и дисковой фасонными фрезами, щетками и червячными фрезами с насечками, шлифовальными кругами на универсально-фрезерных, шлифовальных станках. При невысокой степени точности применяется закругление щетками.

Комплексный контроль зубчатых колес осуществляется для измерения кинематической точности, плавности хода, полноты контакта зубьев и бокового зазора [9], является интегральной оценкой точности зубчатой передачи, зависит от погрешностей механической обработки сопрягаемых поверхностей.

Дифференцированный контроль осуществляется для измерения размерных параметров профиля зуба, диаметров, шага, межцентрового расстояния [1, 2] и др.

Выбор методов обработки. Методы обработки поверхностей заготовок выбираются в зависимости от требований чертежа и состояния поверхностей заготовок; норм точности размеров, формы и расположения поверхностей; шероховатости и волнистости, качества поверхностного слоя; свойств материала; гарантированной точности метода обработки.

Выбор методов обработки осуществляется по справочным таблицам [9]. При этом необходимо стремиться к минимальному числу переходов; наибольшему числу поверхностей, обрабатываемых одним инструментом, концентрации операций, сокращению длительности цикла обработки. При одинаковых табличных показателях точности различных методов обработки выбираются экономически более эффективный метод обработки.