книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

18.2.Принятие решений при автоматизации технологического проектирования.. 669

18.3.Кодирование, унификация и классификация обрабатываемых деталей и эле­

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Достаточно быстро разошедшийся тираж первого издания данного учебного пособия и появившаяся за истекшие полтора года новая информация в области технологии зубча­ тых колес и передач побудили авторов подготовить к выпуску второе издание.

В связи с интенсивным развитием микросистемной техники и появлением большого объема новой информации в этой области глава 9 дополнена новыми данными из отечест­ венных источников. Показано, что для повышения качества и дальнейшей миниатюриза­ ции изделий перспективным является использование в микротехнологиях новых физиче­ ских эффектов и расширение перечня используемых материалов. Глава 19, посвященная автоматизации производства зубчатых колес, дополнена новой информацией о современ­ ных зубообрабатывающих станках. Часть 4 нового издания дополнена главой 20, в кото­ рой рассмотрены нормы работоспособности зубчатых передач с описанием методов ее контроля, а также методов ремонта и восстановления зубчатых колес. Глава 20 написана А. Г. Схиртладзе при участии В. Е. Антонюка. Словарь-справочник по зубчатым переда­ чам дополнен эквивалентами терминов па французском языке; включен новый раздел с терминами и обозначениями показателей точности и контролируемых параметров зубча­ тых колес.

Будут приняты с благодарностью все пожелания и критические замечания по содер­ жанию учебного пособия, направленные по адресу: Беларусь, 246050, Гомель, ул. Кирова, 32-А, ИММС НАН Б. Тел.: +375 232 77 46 48. Факс: +375 232 77 52 11. E-mail: star_mpri@mail.ru

Авторы, июнь 2006 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Зубчатые передачи относятся к числу наиболее массовых, ответственных и сложных элементов машин, определяющих во многом их технический уровень и работоспособ­ ность. В настоящее время недостаточное качество зубчатых передач в значительной степе­ ни ограничивает повышение служебных характеристик многих отечественных машин и приборов (тракторов, станков, сельхозмашин и др.). Несмотря на большую роль и слож­ ность изготовления зубчатых передач, вопросы технологии их изготовления рассмотрены в ограниченном числе работ, изданных в 60-80-е годы. К наиболее известным относятся монографические и справочные издания Я. И. Адама и Г. Г. Овумяна, В. Е. Антонюка, С. Н. Калашникова, И. А. Копфа, Б. А. Тайца и др.

Внастоящем издании предпринята попытка, во-первых, обобщить передовой отечест­ венный и зарубежный производственный опыт и, во-вторых, в отличие от указанных ра­ бот, проанализировать результаты новейших исследований процессов обработки зубча­ тых колес и показать пути совершенствования существующих технологий изготовления зубчатых передач.

Первые две части издания посвящены изложению общих требований к технологично­ сти и эксплуатационным характеристикам зубчатых колес и описанию разнообразных технологических процессов их изготовления.

Впервой части (главы 1-2) рассматрены общие принципы выбора технологического процесса изготовления зубчатых колес в условиях массового производства, методы полу­ чения заготовок и обработки зубьев, порядок выбора базовых поверхностей, технологиче­ ская наследственность и требования к материалам и заготовкам, технологическая класси­ фикация зубчатых колес. Описаны методы и средства контроля показателей точности и шума зубчатых колес и передач, приводятся результаты сопоставления контрольных па­ раметров точности в системах ГОСТ и DIN.

Отличительной особенностью второй части (главы 3-9) является включение, наряду

страдиционными технологиями механической зубообработки и пластического деформи­ рования, иных - нетипичных для металлических, но широко распространенных для полу­ чения зубчатых колес из неметаллических материалов - методов литья под давлением, формования в твердой фазе, а также специфических технологий, объединяющих процес­ сы изготовления формообразующего инструмента и изделия. К последним относятся ли­ тография, гальванопластика, электроэрозия, штамповка, выжигание и полимеризация ла­ зерным излучением, полимеризация смешиваемых компонентов олигомеров непосредст­ венно при изготовлении оснастки или изделия и др., применяемые, например, для изготовления деталей и узлов мнкроэлектромсханических систем. Приведены краткие сведения о получивших широкое распространение в практике проектирования и произ­ водства деталей из пластмасс современных методах подготовки производства, включая технологию быстрого прототипирования (Rapid Prototyping), обеспечивающую сущест­ венное упрощение процесса и сокращение сроков подготовки производства.

Третья часть (главы 10-15) представляет собой исследовательскую часть издания и

посвящена проблеме обеспечения качества зубчатых колес и передач. Анализируются ис­ точники погрешностей зубчатых колес и передач. Рассматривается влияние точности ба­ зовых поверхностей и режимов зубообработки на показатели точности и параметры каче­ ства поверхности зубьев, обсуждаются проблема изменения характеристик качества на различных операциях изготовления, конструкторско-технологические методы обеспече­ ния качества и вопросы обеспечения качества колес посредством правильной отладки тех­ нологического процесса. Завершается раздел описанием системы управления качеством зубчатых передач.

В четвертой части (главы 16-19) представлены материалы, относящиеся к конструи­ рованию и расчету зубообрабатывающего инструмента; расчетам технологической оснаст­ ки для изготовления зубчатых колес из пластмасс; автоматизации технологического про­ ектирования и производства зубчатых колес.

Главы 1-6 и 19 написаны В. Е. Антонюком, глава 7 написана совместно А. А. Суси­ ным и С. П. Руденко, глава 8 - В. Е. Старжинским, глава 9 - С. В. Шилько, главы 10-13 и 18 - М. М. Капе, глава 14 - Е. В. Шалобаевым, глава 15 - Б. В. Ивановым и М. М. Кане, глава 16 - Э. Е. Фельдштейном, глава 17 - А. Т. Кудиновым и В. Е. Старжинским.

В виде приложения к книге предлагаются справочные материалы, которые помогут читателю идентифицировать термины н понятия по зубчатым передачам, технологии

обработки зубчатых колес и зубообрабатывающему инструменту на русском, английском и немецком языках.

Авторы признательны И. А. Барвиискому, И. Е. Барвннской, В. Г. Дувидзону, Ю. П. Мазуренко (глава 6) н С. А. Осипенко (главы 8 и 17) за предоставленные дополни­ тельные материалы. Авторы выражают благодарность Т. А. Альгииой, Т. А. Исаевой, Е. А. Калугиной, 3. П. Камеко, Л. А. Костиковой. Н. В. Чижик и С. А. Шумилиной за по­ мощь в подготовке компьютерного набора текста и оформлении графического материала, Л. С. Пушкиной и Е. Н. Четверикову за помощь в редактировании и подготовке к печати приложений 1-4. Особые слова благодарности авторы обращают к А. М. Великановой, взявшей на себя труд подготовки макета издания и проявившей завидную выдержку и терпение в работе с бесконечно дорабатывающими текст авторами и не всегда должным образом подготовленным материалом.

Авторы, декабрь 2002

ВВЕДЕНИЕ

Зубчатые передачи традиционно являются основным элементом разнообразных при­ водов машин, широко используемых в технике. Первые зубчатые передачи появились еще в античные времена, а возраст теории зубчатых зацеплений, берущей свое начало в трудах Ла-Гира, Понселе, Камуса и Эйлера, насчитывает более двухсот лет. В современной тео­ рии зубчатых передач получена и реализована на практике масса разнообразных идей и эффективных технических решений. Несмотря на почтенный возраст этого направления, оно продолжает обогащаться оригинальными разработками, способствующими повыше­ нию надежности, снижению материалоемкости и улучшению технико-экономических по­ казателей механического привода машин и механизмов. Это становится возможным на основе создания новых типов зацеплений и передач, применения прогрессивных материа­ лов и технологий.

Изготовление зубчатых колес — сложный и трудоемкий технологический процесс. Точность зубчатого колеса и качество контактирующих поверхностей определяются точ­ ностью базовых поверхностей заготовки, качеством оснастки, инструмента и оборудова­ ния, правильным выбором режимов зубообработки.

Вопросы, относящиеся к технологии изготовления и обеспечения качества зубчатых колес, широко и подробно освещены в научной, справочной и учебной литературе. В пер­ вую очередь здесь уместно упомянуть выдержавший три издания справочник под редак­ цией Б. А. Тайца [1-3]; его же монографию [4], посвященную точности и контролю каче­ ства зубчатых колес. Следует также сослаться на первое [5] и второе [6] издания справоч­ ника по зубчатым и червячным передачам, в котором разделы, посвященные технологии изготовления колес, написаны Е. Г. Гинзбургом и II. Т. Халебскнм. Отметим также спра­ вочник [7] под редакцией Э. Б. Булгакова, в одной из глав которого, посвященной техно­ логии изготовления зубчатых колес, рассмотрена связь технологического процесса с функциональными параметрами передачи и показаны особенности изготовления кониче­ ских колес; предлагаются также меры по устранению дефектов, возникающих при шлифо­ вании зубчатых колес (И. П. Нежурнп) и обсуждается влияние поверхностного пластиче­ ского деформирования на качество и надежность зубчатых колес (H. М. Рыжов). Из спра­ вочных изданий отметим работу В. Е. Антонюка [8], в которой нашел отражение богатый производственный опыт автора.

Из известных широкому кругу специалистов-«зубчатннков» литературных источни­ ков назовем монографии п справочники по технологии обработки цилиндрических зубча­ тых колес [9-16], по технологии нарезания и оборудованию для обработки конических зубчатых колес [17,18], по изготовлению глобондных передач [19]; работы по проектиро­ ванию и изготовлению зуборезного инструмента [20-23] и зубообрабатывающнм станкам [24]. Следует упомянуть и о брошюрах [25-32], вышедших в свое время в сериях «Биб­ лиотека станочника» и «Библиотека зубореза».

18 Введение

В последние годы появился ряд полезных обобщений, существенно дополнивших су­ ществующие представления о формировании качества зубчатых колес на разных стадиях изготовления [33], а также исследования по термическим и химико-термическим видам обработки [34].

Вместе с тем, подводя итоги обзора литературных источников по технологии изготов­ ления зубчатых колес, отметим, что наиболее свежие из них [3, 8] датированы концом 80-х — началом 90-х годов.

За прошедшие годы существенно расширился перечень потенциальных технологий для производства зубчатых колес; наряду с традиционным способом зубообработки мето­ дом огибания (обката) и соответствующим станочным оборудованием стали широко ис­ пользоваться методы координатной обработки на станках с числовым программным управлением. Для некоторых типов колес появилась возможность, передавая координаты профиля зуба непосредственно в устройство управления станком, изготавливать зубчатые колеса, минуя стадию изготовления зуборезного инструмента; за последние несколько лет на порядок улучшились показатели точности обработки на электроэрозионных станках.

Существенно расширились возможности технологического проектирования и произ­ водства зубчатых колес с появлением мощных программных продуктов, обеспечивающих ЗБ-моделирование объектов и их прототипирование с использованием специальных мо­ дельных материалов и непосредственно в металле.

Новый виток развития технологии зубчатых колес связан с вовлечением в сферу про­ изводства новых нетрадиционных материалов — пластмасс, керамики, композиционных материалов на металлической и неметаллической матрице.

Наряду с традиционными технологиями, базирующимися в основном на удалении мехобработкой лишнего материала заготовки, все шире используются новые виды физи­ ческого воздействия на материал — лазерное выжигание, стереолитография с послойным формированием моделей, инструмента и изделий; гальванопластика и др.

Зачастую как функциональное назначение, так и экономические соображения стиму­ лируют создание все более миниатюрных передач. Благодаря привлечению технологий микроэлектроники в сферу производства зубчатых колес в последнее время достигнуты впечатляющие успехи в миниатюризации зубчатых механизмов, в значительной степени обусловленной потребностями медицины и робототехники.

Таким образом, возникает естественная потребность в обобщении и систематизации сведений о традиционных и новейших методах изготовления зубчатых передач. Авторы надеются, что обстоятельное изложение результатов деятельности специалистов разных направлений, работающих в данной области, позволит сформировать целостное представ­ ление о современном состоянии технологии и методах управления качеством этого важ­ нейшего класса деталей машин.

Литература

1.Производство зубчатых колес. Справочник / Пол редакцией Б. А. Тайца. М.: Машиностроение, 1963.

2.Производство зубчатых колес. Справочник / Под редакцией Б. А. Тайца. М.: Машиностроение, 1975.

3.Производство зубчатых колес. Справочник / Под редакцией Б. А. Тайца. М.: Машиностроение, 1990.

4.Тайц Б. А. Точность и контроль зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1972.

5.Голованов Н. Ф., гинзбург Е. Г., Фирун Н. Б. Зубчатые и червячные передачи / Справочник. Л.: Ма­ шиностроение, 1967.

6.Зубчатые передачи. Справочник / Е. Г. Гинзбург, Н. Ф. Голонаиоп, Н. Б. Форум, H. Т. Халсбскпй / Под общей редакцией Е. Г. Гинзбурга. Л.: Машиностроение, 1980.

7.Авиационные зубчатые передачи н редукторы / Под редакцией Э. Б. Булгакова. М.: Машинострое­ ние, 1981.

8.Антонюк В. Е. Справочное пособие зуборезчика. Мн.: Беларусь, 1989.

9.Калашников С. Н., Калашников А. С. Зубчатые колеса и их изготовление. М.: Машиностроение, 1983.

10.Калашников С. Н., Калашников А. С. Изготовление зубчатых колее. М.: Машиностроение, 1986.

11.Коган Г. И. Изготовление цилиндрических колее со шлифованными зубьями. М.: Машинострое­ ние, 1962.

12.Овумян Г. Г., Адам Я. И. Справочник зубореза. М.: Машиностроение, 1983.

13.Зорохович А. А., Остров H. М. Производство высокоскоростных зубчатых колее средних модулей. М.: Машиностроение, 1968.

14.Кузнецов И. В. Повышение точности и производительности обработки цилиндрических зубчатых колее. М.: Машиностроение, 1985.

15.Гинзбург Е. Г., Халсбскпй H. Т. Производство зубчатых колее. Л.: Машиностроение, 1978.

16.Хлебалип Н. Ф., Копдюрип В. А. Технологические процессы и оборудование для обработки кони­ ческих зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1972.

17.Сидоренко А. К. Особенности изготовления крунномодульных колее. М.: Машиностроение, 1976.

18.Хлебалин И. Ф. Нарезание конических зубчатых колее. Л.: Машиностроение, 1978.

19.Журавлев В. Л. Технология изготовления глобоидных передач. М.: Машиностроение, 1965.

20.Грубип А. Н., Лихциер М. Б., Полоцкий М. С. Зуборезный инструмент. М.: Машгиз, 1947. Ч. 1,2.

21.Ссмспчснко И. М., Матюшин В. М., Сахаров Г. Н. Проектирование металлорежущих инструмен­ тов. М.: Машгиз, 1960.

22.Иноземцеп Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1984.

23.Деркач Л. И., Коган Г. И., Копф И. А. Упрощенная методика расчета зубообрабатываюших и зубоизмерительных инструментов для цилиндрических колее. М.: Машиностроение, 1966.

24.Ксдринский И. В., Писмапик К. М. Станки дли обработки конических зубчатых колее. М.: Маши­ ностроение. 1967.

25.Шавлюга Н. И. Расчет и примеры наладок зубофрезерных и зубодолбежпых станков. М.: Машгиз, 1962.

26.Миценгендлер М. Л. Расчет н примеры наладок зубострогальных станков. М.: Машгиз, 1962.

27.Хлебалин И. Ф. Расчет наладочных установок станков для нарезания конических зубчатых колее с круговыми зубьями. М.: Машиностроение, 1975.

28.Писмапик К. М., Ксдринский В. Н. Расчет и примеры наладок станков для нарезания конических колес с круговыми зубьями. М.-Л.: Машгиз, 1962.

29.Коган Г. И. Отделка зубчатых колее. М.: Машгиз, 1962.

30.Козлов Д. Н. Шевингование. М.: Высшая школа, 1967.

31.Турецкий И. 10., Любимков Л. Н., Чернов Б. В. Изготовление тяжелонагруженпых скоростных зубчатых передач. М.: Машгиз, 1962.

32.Лоскутов В. В., Ничков А. Г. Зубообрабатывающис станки. М.: Машиностроение, 1978.

33.Капе М. М. Технологическое обеспечение качества высоконафужснпых передач с эвольвентпыми цилиндрическими зубчатыми колесами: Днсс. д. т. и. Мн.: БГПА, 1996.

34.Сусин А. А. Химико-термическое упрочнение высокопапряжспных деталей. Мн.: Беларуская павука, 1999.