книги / Цилиндрические зубчатые колеса

б) дифференциальная; в) бесцентровая.

на одном валу с делительным эталонным колесом 2, перемещается в тангенциальном направлении между зубчатыми роликами 5 и 7, ме­ жосевое расстояние которых неизменно. Вращение от колеса 3 веду­ щего ролика 5 через колесо 2 передается колесу 1, установленному на одном валу с ведомым роликом 7. При неподвижном ползуне 4 уг­ ловые скорости роликов равны (со, = со2). Перемещение ползуна с за­ готовкой и эталонным колесом в направлении тангенциальной пода­ чи со скоростью vs изменяет угловую скорость (со, > со2), ведет к умень­ шению межосевого расстояния инструмент-заготовка. Вследствие этого ролик внедряется в заготовку и на ней формируются зубья.

При дифференциальной схеме (рис. 184, б) заготовка 6, свободно висящая на пальце ползуна 4, принудительно вводится между роли­ ками, вращающимися с различными окружными скоростями. Коле­ са 1-3 составляют гитару дифференциальной подачи, осуществляю­ щую понижение угловой скорости со2. При этом отпадает необходи­ мость в эталонном колесе, ведущий механизм колес 1, 2, 3 потерял функцию делительного и лишь синхронизирует вращение роликов.

При бесцентровой схеме (рис. 184, в) заготовка 6 свободно падает во вращающиеся с различными скоростями ролики 5 и 7. Ролики за­ тягивают заготовку и в процессе накатывания сами перемещают ее в тангенциальном направлении. Для обеспечения устойчивого захвата заготовки требуется создание определенных скоростей роликов. Ско­ рость перемещения заготовки vs зависит от передаточного отношения колес, а также от скорости со, и диаметров роликов. В соответствии с заложенным технологическим процессом формообразование зубьев разбивается на три этапа: этап деления, где заготовка должна быть раз­

делена на заданное число зубьев, этап формообразования, когда зуб­ чатый венец формируется вчерне с оставлением небольшого припус­ ка под калибрование, этап калибрования, после которого зубчатый венец соответствует заданным техническим требованиям.

Этим способом могут обрабатываться дисковые колеса диаметром 20-100мм, шириной 2-5 мм, с центральным отверстием от4 до 12 мм, модулем от 0,4 до 1мм из сталей марок 10, 20, 45, латуни, алюминие­ вых сплавов. Полученная точность — 8-10 степень по ГОСТ 1643-81.

Станок для накатывания с тангенциальной подачей заготовки мод.СБНК-78 создан Львовским политехническим институтом совме­ стно с заводом «Львовприбор» и предназначен для накатывания колес модулем 0,4-1,0 мм, диаметром 20-100 мм и шириной 2-5 мм. Находит применение в приборостроительной промышленности. В основу кон­ струкции станка положен принцип бесцентрового накатывания при тангенциальной подаче заготовки. Рабочие операции на станке совме­ щены с транспортными. Станок скомпонован из четырех идентичных секций, монтируемых вертикально на общей станине. В связи с тем, что окончательно зуб за один проход заготовки получить не удается, весь процесс накатывания состоит из четырех этапов, которым соответству­ ют и названия секций: делительная, первая и вторая формообразующие и калибрующая. Чтобы обеспечить реверсирование вращения заготов­ ки при накатывании и сохранить направление скорости, ведущие и ве­ домые ролики в станке устанавливаются в шахматном порядке. В станке использованы ролики диаметром 120 мм. Высота зуба у этих роликов мала и стойкость их достигает 300-400 тыс. колес. Первые деформиру­ ющие ролики нагружены значительно больше, зуб их выше и изгибная прочность ниже. Стойкость их колеблется в пределах 75-100 тыс. колес. Второе формирование фактически заканчивает оформление зубьев и здесь ролик имеет более высокий зуб. Стойкость этих зубьев 60-70 тыс. колес. Высота зубьев калибрующих роликов соответствует полной вы­ соте зуба и стойкость их самая низкая (40-50 тыс. колес).

При накатываниизатылованнымироликами вдавливание инструмента в материал заготовки производится за счет изменения активной формы (приращения) профиля инструмента по окружности, тогда как межосе­ вое расстояние остается постоянным. В специальной литературе этот способ получил название «Incremental». Учитывая, что инструмент име­ ет форму эксцентрика, условимся вдальнейшем пользоваться для опре­ деления этого способа термином «эксцентричное» накатывание. Деталь располагается в центрах и приводится во вращение за счет сил трения и зацепления с принудительно вращающимся инструментом (рис. 185). Теория формообразования затылованным инструментом во многом схо­

Способ эксцентричного накатывания, благодаря своей универ­ сальности, позволяет обрабатывать на цилиндрических заготовках широкую номенклатуру форм: различные резьбы, кольцевые канав­ ки, червяки, эвольвентные и треугольные шлицы, прямые и спираль­ ные зубья мелкомодульных колес модулем до 1,5 мм. Можно исполь­ зовать способ комбинированного накатывания, т.е. накатывать в одну операцию сразу несколько фасонных поверхностей.

Как было отмечено выше, суть способа состоит в накатывании профиля двумя роликами, имеющими эволютную форму по перифе­ рии за один оборот инструментов при постоянном межосевом рас­ стоянии последних. Общая схема работы станков с использованием затылованных роликов состоит в том, что обрабатываемая деталь ус­ танавливается в центрах и приводится во вращение накатным инст­ рументом. Привод каждого шпинделя раздельный. Вращение шпин­ делей синхронизируется специальным механизмом.

Однако в технологии получения качественной детали данным способом есть одна особенность, которая должна быть учтена при разработке конструкции станков. При внедрении зубьев инструмен­ та в заготовку возникает большое распорное усилие. Это усилие дей­ ствует в течение всего процесса формообразования, снижаясь до оп­ ределенного предела на участке калибрования. В момент, когда за­ канчивается процесс накатывания, т.е. при выходе накатных роликов из зацепления с уже сформированной деталью, нагрузку необходи­ мо снять. Эта очень важная для процесса накатывания задача реша­ ется разным путем, что и определяет конструкцию станков, выпус­ каемых для осуществления метода эксцентричного накатывания.

Станки фирмы «Escofier» (Франция) имеют две жестких шпин­ дельных головки, обеспечивающие постоянное межосевое расстоя­ ние. Регулировка межосевого расстояния и углового положения ин­ струментов осуществляется устройствами управления, смонтирован­ ными на станке, положение которых контролируется с помощью цифровой индикации. Декомпрессия в конце процесса накатывания обеспечивается инструментом. Зубья накатных роликов не только различны по высоте, но и имеют постоянно уменьшающийся размер по толщине зуба на том участке, который должен обеспечить плав­ ный выход ролика из зацепления с деталью.

Технология получения такого инструмента сложна и трудоемка, поскольку зубья роликов получают методом электроэрозии прово­ лочным электродом по заранее разработанной программе.

Минский проектно-конструкторский технологический институт (МПКТИ) разработал серию станков модели ОС для эксцентричного

накатывания. Станки оснащены двумя подвижными шпиндельными го­ ловками, которые, обеспечивая постоянное межосевое расстояние в про­ цессе накатывания, имеют возможность в конце обработки расходиться

врадиальном направлении, создавая таким образом декомпрессию.

Вразвитии этого способа накатывания в НИИТавтопроме разра­ ботана и внедрена в производство гамма зубонакатных автоматов для холодного накатывания любых фасонных поверхностей с возможно­ стью проведения одновременного их накатывания на одной детали

водну операцию.

Для получения декомпрессии в процессе накатывания передние опоры шпинделей выполнены в виде автономных подвижных систем. Шпиндели автоматов имеют систему синхронизации вращения с ин­ дивидуальной регулировкой углового положения каждого шпинделя.

В станках предусмотрен механизм регулирования межосевого расстояния. Для управления процессом накатывания автоматы снаб­ жены командоконтроллерами.

Преимуществом зубонакатных автоматов является также то, что технология накатывания, в отличие от станков фирмы «Escofier» обеспечивается конструкцией станка. В результате этого инструмент, используемый в станках конструкции НИИТавтопром, чрезвычай­ но прост и может быть изготовлен на универсальном оборудовании, что снижает его стоимость.

Техническая характеристика станков представлена в таблице 35. Накатывание плоскими рейками. Способ разработан фирмой «Michigan Tool Со» (США). Модели станков и способ получили на­ звание ROTO-FLO. Данный способ внедрен в США в массовом про­ изводстве зубчатых деталей. В настоящее время используется на ряде заводов России. Способ отличается высокой производительностью

по сравнению с процессом зубофрезерования червячной фрезой. Сущность этого способа, схема которого представлена на рис. 186,

заключается в следующем. Накатные рейки (2), закрепленные на по­ ступательно движущихся ползунах (3), перемещаются навстречу друг

Таблица 36. Технические характеристики станков «ROTO-FLO»

сти. После того, как заготовка вручную устанавливается на станке или автоматически ориентируется в соответствующую позицию, центр задней бабки вталкивает ее на позицию накатывания. Заготов­ ка проходит через направляющую втулку с коническим внутренним отверстием, которое совмещает центровое отверстие переднего тор­ ца заготовки с центром передней бабки. Если изделие не имеет цен­ тров, то центры накатного станка заменяются переходными патро­ нами. Заготовка, находящаяся в свободном положении, приводится во вращение вокруг своей оси накатными рейками, которые автома­ тически перемещаются с одинаковой скоростью в противоположных направлениях. После окончания накатывания заготовка снимается со станка, а накатные рейки возвращаются в исходное положение.

Все станки «ROTO-FLO» могут оснащаться автоматическим заг­ рузочным устройством. Краткая техническая характеристика неко­ торых моделей станков, работающих по способу «ROTO-FLO», при­ ведена в таблице 36.

8.2.3.Требования к обрабатываемым материалам

Основными характеристиками, определяющими возможность применения процесса холодного накатывания для данного матери­ ала, являются: предел текучести, относительное удлинение, предел прочности на разрыв, модуль упругости. Наиболее полно способ­ ность материала к накатыванию характеризуется относительным уд­ линением 510. По этому показателю все материалы можно разделить натри группы: 5l0> 12% — накатываются хорошо, 7%< 510<12% — на­

катываются удовлетворительно (при условии выбора оптимального режима накатывания), 810<7% — накатывание не рекомендуется.

С точки зрения стойкости инструмента область применения на­ катывания ограничена прочностью обрабатываемого материала: пре­ дел прочности не должен превышать 1200 МПа, твердость материа­ ла накатываемых заготовок не должна превышать 39-42 HRC.

Наиболее пригодными для накатывания являются вязкие углеро­ дистые стали, особенно с большим содержанием серы. Конструкци­ онные стали с содержанием никеля 1-4% и хрома 0,5-1,75% накаты­ ваются удовлетворительно, но требуют большого распорного усилия. Хорошо накатываются термообработанные конструкционные стали с содержанием 0,15-0,3% молибдена в комбинации с хромом и никелем. Накатывание не может быть применено на хрупких материалах: чугунах, некоторых марках латуни, а также на закаленных сталях.

При холодном накатывании обязательно применение СОЖ. Реко­ мендуются смазки с противозадирными присадками, способствующие уменьшению налипания металла заготовки на инструмент и снимаю­ щие шелушение металла. Однако здесь не пригодны водоэмульсион­ ные СОЖ. При накатывании зубчатых венцов предлагается использо­ вать смесь — 95% веретенного масла №2 и 5% петролатума.

8.3.Инструмент для накатывания по методу обката.

8.3.1.Конструктивно-технологические параметры.

Кэтому виду инструмента относятся: зубонакатные и шлиценакатные ролики для работы с радиальной подачей инструмента и осевой подачей заготовок, для эксцентричного накатывания, профилирующие рейки.

Основой получения теоретически правильного профиля накатного инструмента, работающего по методу обката, является принцип взаим­ ного огибания зубчатого профиля и инструмента при качении без скольжения центроиды зубчатого профиля по центроиде инструмента. Кинематический процесс накатывания по методу обката аналогичен процессу получения зубчатого профиля зубодолблением. Поэтому ос­ новные теоретические положения, разработанные для зацепления долбяк — зубчатое колесо, могут быть применены для зацепления роликзубчатое колесо. Для разработки инструмента, работающего по методу обката справедливы и обязательны основные положения теории сопря­ женных профилей, рассмотренные выше: в точках касания сопряжен­ ных профилей ролики должны иметь общую касательную и нормаль;

Ж

нормаль, проведенная через точку касания сопряженных профилей, должна проходить через точку касания центроид инструмента и зубча­ того профиля — полюс профилирования.

Для расчета элементов накатных роликов задают следующие па­ раметры профиля детали: толщину зуба по хорде, радиус начальной окружности, радиус окружности выступов, угол профиля, радиус закругления профиля, число зубьев.

При проектировании накатного инструмента с незаполненным профилем зуба применяется исходный контур для мелкомодульных зубчатых колес по ГОСТ 9587-81, а также нестандартный контур с вы­ сотой зуба h=2,5m и величиной радиального зазора с=0,2314т. При проектировании накатного инструмента с закрытым контуром приме­ няется исходный нормальный реечный контур по ГОСТ 9587-81 для мелкомодульных зубчатых колес с нормальной высотой зуба h=2,25m и радиальным зазором с=0,25т.

Важным условием получения накатанных профилей с высокой степенью точности является высокая точность изготовления зубона­ катных роликов. Допуски на контролируемые параметры накатного инструмента рекомендуется выбирать не ниже пятой степени точно­ сти, поэтому конечной операцией изготовления инструмента долж­ но быть зубошлифование.

Для работы с осевой подачей заготовки используются конструкции роликов с одним или двумя (рис. 187) заборными участками, разде­ ленными цилиндрическим участком.

Этот участок осуществляет предварительное калибрование про­ филя, частично сформированного заборным конусом. Длина допол­ нительного калибрующего участка выбирается так, чтобы к момен­ ту вступления в работу второго заборного участка первый вышел из зацепления с зубчатым профилем. Такая конструкция роликов по­ зволяет снизить усилия, действующие на его профиль почти в два раза, что значительно повышает стойкость инструмента.

При накатывании с радиальной подачей ролики изготавливаются без заборной части и имеют вид зубчатого колеса. В процессе холодного накатывания зубчатых профилей производящий исходный контур имеет некоторые специфические особенности, присущие процессу накатывания. Головка зуба ролика образует ножку зуба накатываемого колеса, а ножка зуба ролика — головку зуба колеса. Обязательным и необходимым условием обеспечения заданной геометрии должно быть со­ гласование параметров ролика и накатываемого колеса.

Для тангенциального накатывания применяются накатные ролики с постоянным профилем. На стадии деления предпочтительно приме-