22. Разработка технологических процессов

изготовления зубчатых колес

Служебное назначение и конструкции

зубчатых колес.

Зубчатые колеса служат для передачи вращательного движения между валами с параллельными и пере­крещивающимися осями в коробках передач механизмов, станков и машин.

Различают силовые зубчатые передачи, служащие для передачи высоких значений крутящего момента при низкой и умеренной скорости вращения; кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения при высокой скорости вращения; отсчетные – для выполнения высокоточных измерений угловых перемещений [9, 54].

Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с прямыми и косыми зубьями. В зубчатой передаче с перекрещивающимися осями колеса используются криволинейные зубья.

Установлено 12 степеней точности зубчатых колес передач (в порядке убывания точности): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 (ГОСТ 1643—81). Для 1 и 2-й степеней точности допуски и предельные отклонения в настоящее время не нормируются.

Технические требования и заготовки.

Основные требования к силовым передачам – износостой­кость, плавность и бесшумность работы передач. Чем выше окружные скорости колес, тем точнее они должны быть изготовлены.

Параметры шерохо­ватости Ra зависят от степени точности и параметра поверхности зуба зубчатого колеса и окружной скорости.

Качество работы зубчатых передач нормируется кинематической точностью, плавностью хода, полнотой контакта зубьев и видом сопряжений зубьев.

Плавность хода зубчатых колес 5–6-й степеней точности обусловливается допусками на циклическую погрешность, на погрешность профиля зуба, предельное отклонение шага зацепления, предель­ное отклонение шага, на колебание измерительного меж­осевого расстояния [9, 54].

При изготовлении зубчатых колес высокой степени точности важно обеспечить требуемое отклонение от перпендику­лярности торца к оси центрального отверстия на операциях до зубонарезания.

Биение окружности выступов для колес диаметром 50–200 мм не более 15–30 мкм (при 6–7-й степенях точности). Биение по шлифованным торцам колес перед окончательным шлифованием зубьев для 5-й степени точ­ности – не более 3 мкм, для 6-й степени точности – 5 мкм. Точность отверстия, достигаемая перед нарезанием зуба, по 7-му квалитету, а для прецизионных колес 5–6-й степеней точ­ности — по 5–6-му квалитету [9, 54].

Материал зубчатых колес.

Зубчатые ко­леса изготовляют из углеродистых, легированных сталей, из чугуна, пластических масс и бронзы. Материал зубчатых колес должен обладать необходимой прочностью, износостойкостью и однородной струк­турой.

Нестабильность размеров может возникать после цементации и закалки, когда в заготовке сохраняется остаточный аустенит, а также мо­жет возникнуть в результате наклепа при механической обра­ботке. При изготовлении высокоточных зубчатых колес для снятия внутренних напряжений рекомендуется чередовать механи­ческую обработку с операциями термической обработки. Большое влияние на прочность оказывает однородная твердость заго­товки в зоне формирования зубьев.

Точность колеса после термической обработки снижается на одну степень. Легиро­ванные стали, коробятся меньше, чем углеродистые. Для снижения остаточных напряжений в металле после объем­ной закалки, уменьшения вероятности возникновения закалочных трещин, рекомендуют применять мелкозернистую сталь с более низким содержанием углерода, медлен­ный нагрев перед закалкой и специальные методы закалки.

Цилиндрические зубчатые колеса 5–6-й степеней точности изготовляют из сталей 12ХНЗА, 20Х, 25ХГТ (с нитроцементацией), 18ХГТ (с цементацией), 40Х и 40ХФА (с закалкой). Во избежание появления трещин при зубошлифовании зубча­тые колеса должны быть хорошо отпущены.

Штамповка заготовок на механических ковочных прессах имеет преимущество перед штамповкой на молотах. Производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах, работа происходит без ударов; на прессах можно штамповать и прошивать отверстия.

Выбор баз и технологического

маршрута обработки.

Изготовление плоских зубчатых колес у которых большая площадь торцовой поверхности и малая ширина зубчатого венца, начинается с обработки установочного базового торца и отверстия, которые в дальнейшем используются в качестве технологических баз.

Изготовление зубчатых колес типа валов-шестерен начинается с обработки торцов и сверления центровочных отверстий, которые используются в качестве технологических баз. На первых операциях изготовления зубчатых колес обрабатываются те поверхности, которые в дальнейшем будут использованы в качестве технологических баз.

Маршрут изготовления зубчатых колес 5–б-й степеней точности заканчивается шлифованием зубьев (черновое и чистовое) колеса, установленного на точную оправку, а маршрут изготовления колес 7–8-й степеней точности, шевингованием профиля зубьев до термической обработки, калибровкой отверстия. Зубошлифование применяют только для исправления зубьев при сильном короблении их во время термической обработки.

При конструкции колес с отверстием без шлицев и шпонок наименьшее биение начальной окружности колеса достигается шлифованием зубьев колеса, установленного на точную оправку по шлифованному отверстию.

Шевингование является отделочной операцией при обработке зубьев колес 6-й степени точности и более. В качестве инструмента применяют червячные шеверы. Шевингование производят после фрезерования.

Шевингование осуществляется методом обката с радиальной и окружной подачами. Механизм привода стола не работает и колеса поворачиваются благодаря вращению фрезы-шевера. После обработки одной стороны зуба направление вращения шевера изменяется и производится шевингование другой частью шевера. Припуск под шевингование оставляют 0,1-0,6 мм на толщину зуба.

Контроль зубчатых колес.

В соответствии с технологическим процессом изготов­ления зубчатых колес их контроль осуществляется до и после зубообработки. Важно получить требуемую точность совпадения оси шлицевого отверстия с делительной окружностью колеса.

Связи поверхностей шлицевого отверстия (большого, малого диаметров и боковых сторон шлицев) проверяют вначале раздельно по эле­ментам шлицев, а затем комплексным шлицевым калибром. При обработке зубчатого венца важно обеспечить основные параметры точности, от которых зависит работа зубчатого колеса.

Для червяков 3–4-й степеней точности предусмотрен контроль погрешности винтовой линии как в пределах одного оборота, так и на всей длине нарезанной части червяка. Контроль производят с помощью специальных приборов [..]. Червяк вращается, а измерительный наконечник прибора, соприкасающийся с боковой поверхностью витка, перемещается параллельно оси червяка соответственно номинальному значению хода, задаваемому эталоном.

Угол и погрешность профиля витка червяка проверяют шаблонами или на специальных приборах и приборах для контроля шага. Радиальное биение витков червяка проверяют относительно опорных шеек.