Огляд найпоширеніших способів обробки зубів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Огляд найпоширеніших способів обробки зубів

Найпростіший спосіб нарізання зубчастих коліс - на горизонтальних і універсальних фрезерних верстатах за допомогою ділильної головки модульними дисковими фрезами. Цей метод, який називається методом копіювання, полягає в послідовному фрезеруванні западин між зубами фасонною модульною фрезою. Такі фрези виготовляють набором з 8 чи 15 штук для кожного модуля. Звичайно застосовують набір фрез з 8 штук, обробка якими дозволяє одержувати зубчасті колеса дев'ятого ступеня точності за державним стандартом, але для виготовлення більш точних зубчастих коліс потрібен набір з 15 чи 26 штук. Така кількість фрез в кожному наборі необхідна тому, що для різного числа зубів коліс розміри западин між зубами різні. Кожна фреза набору призначена для певного інтервалу числа зубів.

нарізання обробка зубчатий колесо

Рис. 1. Нарізання зубчастих коліс дисковими модульними фрезами:

а - декількох заготовок на одній оправці; б - трьома фрезами одночасно

Зубчасті колеса звичайно нарізаються по одному або по декілька штук на оправці (рис. 1, а), що збільшує продуктивність за рахунок часу, що витрачається на врізання і вихід фрези, а також за рахунок допоміжного часу. Якщо на шпиндельній оправці розташувати дві або три фрези (рис. 1, б), кожна з яких буде прорізати западини зубів у одній групі заготовок, то продуктивність буде ще більшою. В цьому випадку застосовують багатошпиндельні ділильні головки. Застосування для цих цілей напівавтоматичних верстатів, у яких всі допоміжні рухи (підхід заготовки до фрези, відхід їх у початкове положення, поворот заготовки на один зуб і зупинка верстата) здійснюються автоматично, також підвищує продуктивність. Значне збільшення продуктивності досягається застосуванням твердосплавних фрез.

За методом копіювання нарізають також середньо- і великомодульні зубчасті колеса (включаючи і шевронні а також рейки) за допомогою пальцевих модульних чи кутових фрез (рис. 2).

Рис. 2. Нарізання зубчастих коліс пальцевими фрезами:

a - прямозубого колеса; б - шевронного колеса; в - чорнове нарізання двокутною фрезою; г - послідовно двома кутовими фрезами

Нарізання зубів циліндричних зубчастих коліс дисковими модульними фрезами, а також пальцевими фрезами застосовується переважно в одиничному і дрібносерійному виробництві за відсутності спеціальних зуборізних верстатів, оскільки такий спосіб нарізання дає порівняно малу продуктивність і точність 9-11-го ступеня.

Метод обробки зубів обкаткою полягає в тому, що в процесі обробки відтворюється зчеплення зубчастої пари, в якій однією деталлю є різальний інструмент, а другою - зубчасте колесо, що нарізається.

Нарізання зубів циліндричних коліс з прямим, косим і криволінійним (гвинтовим) зубом виконується за допомогою:

- черв'ячних фрез (зубофрезерування);

- довб'яків у виді шестерень (дискових) (зубодовбання);

- довб'яків у виді гребінок - рейок (зубодовбання).

Вимоги точності та плавності зчеплення зубчастих коліс, а також спроби підвищити продуктивність зубонарізання призвели до створення спеціальних зуборізних верстатів. Найбільш поширеними є верстати, що формують профіль зуба шляхом фрезерування або довбання різальними кромками інструмента в безперервному процесі обкатки. При обробці довбанням одержується більш правильний профіль, ніж при фрезеруванні, оскільки в цьому випадку неточності інструменту значно менше відбиваються на профілі зуба, але зате удари, що виникають при обробці шкідливо впливають на верстат і інструмент. Внаслідок цього метод довбання застосовується головним чином для чистового нарізання зубів. Метод фрезерування дво- чи тризахідною фрезою, як найбільш продуктивний, застосовується головним чином для чорнового нарізання. Фрезерування однозахідними фрезами застосовується для чистового нарізання. Методом фрезерування можна нарізати велику кількість видів зчеплення, а саме: циліндричні зубчасті колеса з прямим і косим зубом, черв'ячні зубчасті колеса, черв'яки, ланцюгові колеса.

Цей метод завдяки високій продуктивності та точності (8-9-й квалітет) має найбільше поширення (рис. 3).

Рис. 3. Схема роботи зуборізних інструментів: а - черв'ячною фрезою;

б - зуборізним прямокутним довбачем; в - зуборізним косозубим довбачем

Зубчасті колеса 7-8-го ступеня точності одержують довбанням зубодовбальними довбачами на спеціальних зубодовбальних верстатах.

Довбач є різальним інструментом, має форму шестерні і того ж модуля, що і нарізуване зубчасте колесо. Довбачі виготовляють для зовнішнього і внутрішнього довбання. Останній випадок відноситься до зубчастих коліс з внутрішнім зчепленням.

Для нарізання зубчастих коліс з гвинтовим зубом застосовується довбач також з гвинтовим зубом і з тим же кутом підйому гвинтової лінії, що і зубчастого колеса, яке нарізається. Довбач одержує додаткове обертання по гвинтовій лінії від спеціального копіра, що розміщується у верхній частині шпинделя довбача.

Обробка за один хід застосовується для зубчастих коліс з модулем 1-2, за два ходи - з модулем 2,25-4 і за три - при модулях, що перевищують 4 мм, а також при підвищених вимогах щодо точності та шорсткості обробки.

Звичайно зубчасті колеса навіть середніх модулів попередньо обробляються на зубофрезерних верстатах, а чистова обробка виконується на зубодовбальних верстатах за один прохід (і рідко - за два).

Попереднє нарізання зубів на зубофрезерних верстатах часто буває більш продуктивним, ніж на зубодовбальних верстатах. При обробці зубів з модулем 5 мм і більше, коли знімається значна кількість металу, зубофрезерні верстати більш продуктивні, ніж зубодовбальні. При нарізанні зубів з модулем до 2,5 мм, коли металу знімається порівняно мало, більш продуктивними і точними є зубодовбальні верстати. При обробці зубів середніх модулів (від 2,5 до 5 мм) зубофрезерні та зубодовбальні верстати за продуктивністю можуть бути рівноцінними, але доцільніше застосовувати зубофрезерні.

Циліндричні зубчасті колеса з прямим, косим і гвинтовим зубами можна нарізати на зубостругальних верстатах із застосуванням довб'яків у вигляді гребінок (рейок), які виготовляти і застосовувати простіше, ніж довбачі. Зубостругальні верстати для нарізання зубчатих коліс гребінками працюють за методом обкатки.

При нарізанні зубчастих коліс з косим зубом супорт з гребінкою повертається на кут нахилу зуба.

Різні методи зубодовбання показані на рис. 4.

Рис. 4. Нарізання зубів довбачами: а - довбання двовінцевого колеса;

б - довбання багаторізцевою головкою; в - одночасне довбання коліс

комбінованим довбачем

Протягування зовнішніх і внутрішніх поверхонь фасонних складних форм забезпечує високу продуктивність та точність обробки. Тому цей спосіб почали застосовувати для нарізання зубів. Обробка протягуванням западин між двома чи декількома зубами виконується послідовно протяжкою з профілем, що відповідає профілю зубів нарізуваного зубчастого колеса. Після кожного проходу протяжки, за який вона обробляє западину між двома або декількома зубами (в залежності від конструкції протяжки), заготовка повертається за допомогою ділильного механізму стола. Таким способом нарізають зуби великих розмірів на вертикальних протяжних верстатах з круглим поворотним столом. При цьому формується достатньо точний профіль зубів, але досягти високої точності важко із-за похибок в ділильному механізмі стола.

Протягуванням обробляють зубчасті сектори на звичайних горизонтально-протяжних верстатах. При цьому за один хід протяжки нарізають всі зуби сектора і повороту сектора не потрібно.

Одночасне протягування всіх зубів зубчастих коліс не має широкого застосування з причини складності конструкцій протяжок і труднощів при видаленні стружки.

У зубчастих коліс, призначених для коробок передач та інших зубчастих коліс, що переключаються на ходу, для полегшення переключення виконується заокруглення торця зубів на спеціальних зубозаокруглюючих верстатах за допомогою пальцевих фрез методом копіювання (рис. 5, а). В процесі роботи пальцева фреза обертається і одночасно переміщується по дузі зворотно-поступальним рухом, обгинаючи кромку зуба оброблюваного колеса, яка періодично відводиться в осьовому напрямку, повертається навколо осі на один зуб і підводиться до фрези. Час обробки кожного торця зуба - 1-3 с. Велика продуктивність досягається при заокругленні зубів порожнистою фрезою, що показана на рис. 5, б.

Рис. 5. Заокруглення зубців циліндричних зубчастих коліс:

а - пальцевою фрезою; б - порожнистою фрезою

Новим методом обробки є накатування зубів циліндричних і конічних зубчастих коліс.

Накатування у 15-20 разів продуктивніше зубонарізання і, крім того, відходи металу складають всього 3-4 % від ваги заготовки. Зуби модулем до 1 мм накатуються в холодному стані, а більше 1 мм - гарячим чи комбінованим (так званим гаряче-холодним) способом.

Вибір способу накатування зубів залежить не тільки від модуля, але й від конфігурації зубчастого колеса, потрібної точності зубів і роду матеріалу.

В холодному стані дрібномодульні зубчасті колеса можна накатувати на токарних верстатах з поздовжньою подачею. Схема такого накатування показана на рис. 6. В передньому 1 і задньому 5 центрах встановлюється оправка, яка обертається від шпинделя верстата. На оправці встановлюється заготовка 4 і ділильне зубчасте колесо 2, що знаходиться на початку процесу у зчепленні з двома чи трьома накатниками, закріпленими на супорті верстата. По виходу із зчеплення з ділильним зубчастим колесом 2 накатники приводяться в обертання зубами накатаної частини заготовок.

Для створення симетричного профілю зубів накатування виконується спочатку в одному, а потім у зворотному напрямку з прискореним зворотним обертанням шпинделя.

Накатники 3 і 6 представляють собою колеса з модулем, рівним модулю колеса, що накатується. Кожен накатник має забірну частину для поступового створення зубів, що накатуються. Ступінь точності зубів зубчастих коліс при холодному накатуванні приблизно восьмий.

Розроблений інший спосіб холодного накатування зубів (спосіб “ротофло”), призначений для одержання прямих і косих зубів циліндричних зубчастих коліс і особливо зубів на кінцях валів. Суть цього способу полягає в тому, що заготовка, встановлена в центрах спеціального верстата, накатується двома накатниками, які мають форму плоских рейок.

Рис. 6. Методи накатування зубців зубчастих коліс: а - на токарному верстаті; б - на спеціальному верстаті; в - конічного колеса на спеціальному верстаті

При гарячому накатуванні заготовки нагрівають струмами високої частоти до 1000-1200 °С за 20-30 с. до накатування зубів, накатування виконується двома накатниками.

Гаряче накатування виконується як з радіальною, так і з поздовжньою подачею на спеціальних потужних станах.

Штучний час накатування зубів на заготовках зубчастих коліс з модулем 2-3 мм складає від 30 до 60 с в залежності від кількості зубів. Точність зубів таких зубчастих коліс одержують за 9-м ступенем.

Підвищити точність зубів можна, застосовуючи комбіноване накатування, яке представляє собою гаряче накатування з наступним холодним калібруванням, що замінює собою зубофрезерування. На калібрування зубів витрачається часу менше в 5 (і більше) разів, ніж на зубофрезерування. Точність зубів після калібрування відповідає точності обробки зубів під шевінгування.

Застосування накатування, крім значного зниження часу обробки, підвищує термін служби зубчастих коліс завдяки збільшенню їх зносостійкості.

Накатування фрезерованих зубів циліндричних і конічних зубчастих коліс зміцнює поверхню зубів, чим значно підвищує зносостійкість як незагартованих, так і загартованих струмами високої частоти зубів.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА.

1. Проектирование технологии. Под редакцией Ю.М.Соломенцева. - М., 1990. - 416 с.

2. Руденко П.А. Раздел 3. Технология изготовления машин. Конспект лекцій. - Чернишов, 1986. - 159 с.

3. Технология машиностроения (специальная часть). Гусев А.А., Ковальчук Е.О., Колосов И.М. и др. М.М. 1986, 480 сторінок.

4. Технология обработки конструкционных материалов. / Под ред. П.Г. Петрухи. М. Высшая школа, 1991.

5. Справочник технолога-машиностроителя. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова, Т. 1. - М., 1985. - 656 с.

Размещено на Allbest.ru