Технологическая схема изготовления зубчатого колеса класса « Вал».
Мурашкин «Технология машиностроения», Ковшов « Технология машиностроения»,
лекции « Технология машиностроения».
МДК 02.01. Разработка технологических процессов, технической и технологической документации.
Тема 1.1. Технологические процессы изготовления автотракторной техники
Основы технологии машиностроения. Точность механической обработки. Качество поверхностей деталей. Виды заготовок, их получение. Виды и выбор баз. Припуски на механическую обработку. Технологичность конструкции машин.
Понятие о технологической дисциплине Составление схем технологических наладок. Вспомогательные и контрольные операции. Брак продукции
Типовые технологические процессы обработки деталей. Конструктивные особенности и технические требования, предъявляемые к валам, втулкам, фланцам, корпусным деталям, зубчатым колесам.
Зубчатые колёса подразделяются на цилиндрические, конические, червячные и др.
По технологическому признаку цилиндрические зубчатые колёса подразделяются на :
-одновенцовые без ступицы и со ступицей, с гладким или шлицевым отверстием;
-многовенцовые с гладким или шлицевым отверстием ( цельные или сборные);
- вал- шестерни.
У цилиндрических колёс зубья выполняют прямыми, спиральными или шевронными.
Обработка зубчатых колёс разделяется на два этапа: обработка до нарезания зубьев и обработка зубчатого венца. Задачи первого этапа в основном аналогичны задачам, решаемым при обработке деталей классов диски ( зубчатое колесо плоское без ступицы), втулки ( со ступицей) или валов ( вал- шестерня). Операция второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса.
На построение технологического процесса обработки зубчатых колёс влияют следующие факторы:
- форма зубчатого колеса;
-форма и расположение зубчатого венца и кол-во венцов;
-степень точности колеса;
-материал колеса;
-наличие и вид т/о;
-габаритные раз-ры;
-объём выпуска.
Наибольшее влияние на протяжённость технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колёс ( 6,5 и выше степеней точности) м/о должна чередоваться с операциями т/о для снятия внутренних напряжений, а кол-во отделочных операций технологических баз и зубчатого венца возрастает.
Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности.
Заготовительная.
Для заготовок из проката – резка проката, для штампованных заготовок – штамповка.
Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более 3-х диаметров ( ГОСТ 7505-89).
Заготовки из чугуна и цветных сплавов ( иногда из сталей) получают литьём.
Термическая.
Нормализация, отпуск ( для снятия внутренних напряжений).
Токарная.
Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны предварительно, точить наружную пов-ть обода до кулачков патрона предварительно, расточить предварительно отверстие ( если сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную пов-ть ступицы предварительно, точить фаски.
Технологическая база- наружная чёрная пов-ть обода и торец, противолежащий ступице ( закрепление в кулачках токарного патрона).
Оборудование :
- единичное пр-во – токарно- винторезный станок;
-мелко- и среднесерийное – токарно- револьверный, токарный с ЧПУ;
-крупносерийное и массовое – одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуавтомат ( для заготовок из прутка – прутковый автомат0.
Токарная .
Точить базовый торец обода ( противолежащий ступице) предварительно, точить наружную пов-ть на оставшейся части предварительно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.
Технологическая база – обработанные пов-ти обода и большего торца ( со стороны ступицы). Оборудование – то же.
Протяжная ( долбёжная).
Протянуть ( долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.
Технологическая база – базовый торец колеса. Оборудование – горизонтально- протяжной или долбёжный станок.
Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо его чистового растачивания на предыдущей операции.
Токарная .
Точить базовый и противолежащие торцы, наружные пов-ти венца начисто.
Технологическая база – пов-ть отверстия ( реализуется напрессовкой на оправку; осевое расположение на оправке фиксируется путём применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности пов-тей вращения колеса.
Оборудование – токарно-винторезный ( единичное пр-во), токарный с ЧПУ ( серийное) или токарный многорезцовый п/автомат ( массовое).
Зубофрезерная.
Фрезеровать зубья предварительно ( обеспечивается 8-я степень точности).
Технологическая база – отверстие и базовый торец ( реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование – зубофрезерный п/автомат.
Зубофрезерная
Фрезеровать зубья начисто ( обеспечивается 7-я степень точности).
Шевинговальная.
Шевинговать зубья . Операцию применяют для термообрабатываемых колёс с целью уменьшения коробления зубьев, т.к снимается поверхностный наклёпанный слой после фрезерования. Повышает на единицу степень точности колеса.
Технологическая база – отверстие и базовый торец ( реализуется оправкой).
Оборудование – зубошевинговальный станок.
Термическая.
Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать , калить и отпустить – согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.
Внутришлифовальная.
Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.
Технологическая база – рабочие эвольвентные поверхности зубьев ( начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калиброванные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съёма металла с зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке. Оборудование- внутришлифовальный станок.
При базировании колеса на данной операции за наружную пов-ть венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после т/о круглошлифовальную операцию для шлифования наружной пов-ти венца и торца противолежащего базовому ( желательно за один установ на оправке).
Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование- круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станок.
Необходимость отделки наружной пов-ти венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой пов-ти в качестве измерительной базы.
Плоскошлифовальная.
Шлифовать торец, противолежащий базовому( если необходимо по чертежу).
Технологическая база – базовый торец. Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.
Зубошлифовальная.
Шлифовать зубья.
Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование – зубошлифовальный станок ( обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругом или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при т/о ( например. При азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.
Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при т/о. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до т/о может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время т/о на одну степень конечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при т/о больше, чем на одну степень.
Моечная.
Контрольная.
Нанесение антикоррозионного покрытия.
Наличие упрочняющей т/о приводит к снижению степени точности колеса на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колёс шевингование явл-ся последней операцией, перед т/о шевингуют зубья с целью уменьшения деформаций колеса в процессе т/о и повышения степени точности на одну единицу.
Приведённый выше технологический процесс требует обработки колеса на оправках как до нарезания зубьев и т/о, так и после т/о.
Процесс может быть построен иначе, т.е без применения оправок до т/о. В этом случае вся токарная обработка ведётся в патронах, а потягивание шпоночного паза или шлицев производят после нарезания зубьев и нет операции чистовой обработки на оправке до т/о. В этом случае не гарантируется достаточная перпендикулярность торца к оси отверстия. Для уменьшения отклонения от перпендикулярности протягивание выполняют с жёстким направлением протяжки.
Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности.
Заготовительная.
Для заготовок из проката – резка проката, для штампованных заготовок – штамповка.
Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более 3-х диаметров ( ГОСТ 7505-89).
Заготовки из чугуна и цветных сплавов ( иногда из сталей) получают литьём.
Термическая.
Нормализация, отпуск ( для снятия внутренних напряжений).
Токарная.
Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны предварительно, точить наружную пов-ть обода до кулачков патрона предварительно, расточить предварительно отверстие ( если сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную пов-ть ступицы предварительно, точить фаски.
Технологическая база- наружная чёрная пов-ть обода и торец, противолежащий ступице ( закрепление в кулачках токарного патрона).
Оборудование :
- единичное пр-во – токарно- винторезный станок;
-мелко- и среднесерийное – токарно- револьверный, токарный с ЧПУ;
-крупносерийное и массовое – одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуавтомат ( для заготовок из прутка – прутковый автомат0.
Токарная .
Точить базовый торец обода ( противолежащий ступице) предварительно, точить наружную пов-ть на оставшейся части предварительно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.
Технологическая база – обработанные пов-ти обода и большего торца ( со стороны ступицы). Оборудование – то же.
Протяжная ( долбёжная).
Протянуть ( долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.
Технологическая база – базовый торец колеса. Оборудование – горизонтально- протяжной или долбёжный станок.
Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо его чистового растачивания на предыдущей операции.
Токарная .
Точить базовый и противолежащие торцы, наружные пов-ти венца начисто.
Технологическая база – пов-ть отверстия ( реализуется напрессовкой на оправку; осевое расположение на оправке фиксируется путём применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности пов-тей вращения колеса.
Оборудование – токарно-винторезный ( единичное пр-во), токарный с ЧПУ ( серийное) или токарный многорезцовый п/автомат ( массовое).
Зубофрезерная.
Фрезеровать зубья предварительно ( обеспечивается 8-я степень точности).
Технологическая база – отверстие и базовый торец ( реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование – зубофрезерный п/автомат.
Зубофрезерная
Фрезеровать зубья начисто ( обеспечивается 7-я степень точности).
Шевинговальная.
Шевинговать зубья . Операцию применяют для термообрабатываемых колёс с целью уменьшения коробления зубьев, т.к снимается поверхностный наклёпанный слой после фрезерования. Повышает на единицу степень точности колеса.
Технологическая база – отверстие и базовый торец ( реализуется оправкой).
Оборудование – зубошевинговальный станок.
Термическая.
Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать , калить и отпустить – согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.
Внутришлифовальная.
Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.
Технологическая база – рабочие эвольвентные поверхности зубьев ( начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калиброванные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съёма металла с зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке. Оборудование- внутришлифовальный станок.
При базировании колеса на данной операции за наружную пов-ть венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после т/о круглошлифовальную операцию для шлифования наружной пов-ти венца и торца противолежащего базовому ( желательно за один установ на оправке).
Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование- круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станок.
Необходимость отделки наружной пов-ти венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой пов-ти в качестве измерительной базы.
Плоскошлифовальная.
Шлифовать торец, противолежащий базовому( если необходимо по чертежу).
Технологическая база – базовый торец. Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.
Зубошлифовальная.
Шлифовать зубья.
Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование – зубошлифовальный станок ( обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругом или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при т/о ( например. При азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.
Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при т/о. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до т/о может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время т/о на одну степень конечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при т/о больше, чем на одну степень.
Моечная.
Контрольная.
Нанесение антикоррозионного покрытия.
Наличие упрочняющей т/о приводит к снижению степени точности колеса на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колёс шевингование явл-ся последней операцией, перед т/о шевингуют зубья с целью уменьшения деформаций колеса в процессе т/о и повышения степени точности на одну единицу.
Приведённый выше технологический процесс требует обработки колеса на оправках как до нарезания зубьев и т/о, так и после т/о.
Процесс может быть построен иначе, т.е без применения оправок до т/о. В этом случае вся токарная обработка ведётся в патронах, а потягивание шпоночного паза или шлицев производят после нарезания зубьев и нет операции чистовой обработки на оправке до т/о. В этом случае не гарантируется достаточная перпендикулярность торца к оси отверстия. Для уменьшения отклонения от перпендикулярности протягивание выполняют с жёстким направлением протяжки.
В передачах современных машин широко применяют зубчатые колёса, разнообразные по форме , размерам и профилям. Наиболее распространены цилиндрические зубчатые колёса с прямыми и косыми зубьями. Соединение двух косых зубьев с противоположными углами наклона на ободе цилиндрического колеса представляет собой зубчатую передачу с шевронным ( ёлочным) зубом.
Коническая передача – это передача с пересекающимися осями, причём угол встречи осей
колёса могут иметь прямые, косые и криволинейные зубья.
Червячная передача –это передача со скрещивающимися осями. Один элемент передачи представляет собой винт ( червяк) , а другой – зубчатое колесо с фасонным зубом, сцепляющимися с витками винта.
Реечная передача –одним элементом которой является зубчатое колесо с прямым или косым зубом, а другим – зубчатая рейка, которую можно представить как зубчатое колесо с бесконечно большим кол-вом зубьев. Реечная пара передаёт движение как от зубчатого колеса к рейке, так и наоборот.
В современном машиностроении применяют г.о зубчатые колёса с профилем зуба, очерченным эвольвентной кривой. В современных конструкциях применяют также передачи с зацеплением Новикова, основное отличие которых заключается в применении колёс с зубьями выпуклого и вогнутого профиля.
Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности.
Заготовительная.
Для заготовок из проката – резка проката, для штампованных заготовок – штамповка.
Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более 3-х диаметров ( ГОСТ 7505-89).
Заготовки из чугуна и цветных сплавов ( иногда из сталей) получают литьём.
Термическая.
Нормализация, отпуск ( для снятия внутренних напряжений).
Токарная.
Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны предварительно, точить наружную пов-ть обода до кулачков патрона предварительно, расточить предварительно отверстие ( если сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную пов-ть ступицы предварительно, точить фаски.
Технологическая база- наружная чёрная пов-ть обода и торец, противолежащий ступице ( закрепление в кулачках токарного патрона).
Оборудование :
- единичное пр-во – токарно- винторезный станок;
-мелко- и среднесерийное – токарно- револьверный, токарный с ЧПУ;
-крупносерийное и массовое – одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуавтомат ( для заготовок из прутка – прутковый автомат0.
Токарная .
Точить базовый торец обода ( противолежащий ступице) предварительно, точить наружную пов-ть на оставшейся части предварительно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.
Технологическая база – обработанные пов-ти обода и большего торца ( со стороны ступицы). Оборудование – то же.
Протяжная ( долбёжная).
Протянуть ( долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.
Технологическая база – базовый торец колеса. Оборудование – горизонтально- протяжной или долбёжный станок.
Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо его чистового растачивания на предыдущей операции.
Токарная .
Точить базовый и противолежащие торцы, наружные пов-ти венца начисто.
Технологическая база – пов-ть отверстия ( реализуется напрессовкой на оправку; осевое расположение на оправке фиксируется путём применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности пов-тей вращения колеса.
Оборудование – токарно-винторезный ( единичное пр-во), токарный с ЧПУ ( серийное) или токарный многорезцовый п/автомат ( массовое).
Зубофрезерная.
Фрезеровать зубья предварительно ( обеспечивается 8-я степень точности).
Технологическая база – отверстие и базовый торец ( реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование – зубофрезерный п/автомат.
Зубофрезерная
Фрезеровать зубья начисто ( обеспечивается 7-я степень точности).
Шевинговальная.
Шевинговать зубья . Операцию применяют для термообрабатываемых колёс с целью уменьшения коробления зубьев, т.к снимается поверхностный наклёпанный слой после фрезерования. Повышает на единицу степень точности колеса.
Технологическая база – отверстие и базовый торец ( реализуется оправкой).
Оборудование – зубошевинговальный станок.
Термическая.
Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать , калить и отпустить – согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.
Внутришлифовальная.
Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.
Технологическая база – рабочие эвольвентные поверхности зубьев ( начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калиброванные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съёма металла с зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке. Оборудование- внутришлифовальный станок.
При базировании колеса на данной операции за наружную пов-ть венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после т/о круглошлифовальную операцию для шлифования наружной пов-ти венца и торца противолежащего базовому ( желательно за один установ на оправке).
Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование- круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станок.
Необходимость отделки наружной пов-ти венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой пов-ти в качестве измерительной базы.
Плоскошлифовальная.
Шлифовать торец, противолежащий базовому( если необходимо по чертежу).
Технологическая база – базовый торец. Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.
Зубошлифовальная.
Шлифовать зубья.
Технологическая база – отверстие и базовый торец. Оборудование – зубошлифовальный станок ( обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругом или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при т/о ( например. При азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.
Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при т/о. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до т/о может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время т/о на одну степень конечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при т/о больше, чем на одну степень.
Моечная.
Контрольная.
Нанесение антикоррозионного покрытия.
Наличие упрочняющей т/о приводит к снижению степени точности колеса на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колёс шевингование явл-ся последней операцией, перед т/о шевингуют зубья с целью уменьшения деформаций колеса в процессе т/о и повышения степени точности на одну единицу.
Приведённый выше технологический процесс требует обработки колеса на оправках как до нарезания зубьев и т/о, так и после т/о.
Процесс может быть построен иначе, т.е без применения оправок до т/о. В этом случае вся токарная обработка ведётся в патронах, а потягивание шпоночного паза или шлицев производят после нарезания зубьев и нет операции чистовой обработки на оправке до т/о. В этом случае не гарантируется достаточная перпендикулярность торца к оси отверстия. Для уменьшения отклонения от перпендикулярности протягивание выполняют с жёстким направлением протяжки.
В передачах современных машин широко применяют зубчатые колёса, разнообразные по форме , размерам и профилям. Наиболее распространены цилиндрические зубчатые колёса с прямыми и косыми зубьями. Соединение двух косых зубьев с противоположными углами наклона на ободе цилиндрического колеса представляет собой зубчатую передачу с шевронным ( ёлочным) зубом.
Коническая передача – это передача с пересекающимися осями, причём угол встречи осей
колёса могут иметь прямые, косые и криволинейные зубья.
Червячная передача –это передача со скрещивающимися осями. Один элемент передачи представляет собой винт ( червяк) , а другой – зубчатое колесо с фасонным зубом, сцепляющимися с витками винта.
Реечная передача –одним элементом которой является зубчатое колесо с прямым или косым зубом, а другим – зубчатая рейка, которую можно представить как зубчатое колесо с бесконечно большим кол-вом зубьев. Реечная пара передаёт движение как от зубчатого колеса к рейке, так и наоборот.
В современном машиностроении применяют г.о зубчатые колёса с профилем зуба, очерченным эвольвентной кривой. В современных конструкциях применяют также передачи с зацеплением Новикова, основное отличие которых заключается в применении колёс с зубьями выпуклого и вогнутого профиля.
Основные методы обработки зубьев цилиндрических и конических колёс.
Выбор метода обработки зубчатых колёс находится в непосредственной зависимости от установленной нормы точности различных их элементов, а также о основных требований к передачам в процессе их эксплуатации. С этой точки зрения зубчатые передачи можно разбить на следующие группы: 1) силовые передачи больших мощностей и высоких скоростей; основное требование – обеспечение высоких КПД; 2) силовые промышленные и транспортные передачи при средних скоростях в станкостроении; требования- постоянство передаточного отношения и плавность хода; 4) передачи в автомобилестроении ; требования – плавность и лёгкость хода, отсутствие шума; 5) кинематические передачи в точных приборах; требования – обеспечение постоянства передаточных отношений, отсутствие мёртвого хода. Установленные ГОСТом степени точности учитывают эти условия, допуская высокие технические показатели в одном направлении и низкие в другом.
Зубчатые колёса обрабатывают на разнообразных зубообрабатывающих станках. Зубья на колёсах нарезают двумя способами: копированием и обкаткой( огибанием). При копировании режущему инструменту придают форму впадины между зубьями, а затем производят обработку. При этом профиль инструмента копируется на обрабатываемую поверхности.
Зубонарезание способом копирования можно выполнять: последовательным нарезанием каждого зуба колеса модульной дисковой или пальцевой фрезой на универсальном фрезерном станке; одновременным долблением всех зубьев колеса; одновременным протягиванием всех зубьев колеса; круговым протягиванием. Способ копирования применяется г.о при изготовлении зубчатых колёс невысокой точности.
Современным , точным и производительным способом изготовления зубчатых колёс явл-ся нарезание зубьев по способу обкатки червячной фрезой , круглым долбяком, реечным долбяком ( гребёнкой), зубострогальными резцами, резцовой головкой, накатыванием зубчатыми валками.
Способ обкатки заключается в том, что на зубчатом колесе образуются при совместном согласованном вращении ( обкатке) режущего инструмента и заготовки. Так, при зубофрезеровании прямолинейные боковые режущие кромки зубьев червячной фрезы, имеющие в осевом сечении трапецеидальную форму, поочерёдно касаются нарезаемого зуба. Рассматривая последовательно положения зубьев фрезы видим, что профиль впадины получается постепенно и состоит из множества прямолинейных участков, образованных зубьями фрезы. Эти прямолинейные участки накладываются один на другой и практически образуют не ломаный , а криволинейный ( эвольвентный ) профиль зуба.
Зубчатые колёса 3…8 степеней точности нарезают методом обкатки. Сырые колёса 3…5-й степеней точности далее подвергают тщательной обработке шевингованием, шлифованием и последующей отделке на притирочных станках, после чего их закаливают токами высокой частоты (ТВЧ), исключающими деформацию поверхности. Зубчатые колёса , изготовленные по 6…8-й степени точности , обычно подвергают закалке в закалочных печах, дающих значительное искажение формы. Затем для сохранения формы у колёс с 6-й и 7-й степенями точности шлифуют боковые профили зубьев с базированием по отверстию , а у колёс с 8-й степенью точности шлифуют отверстие с базированием по впадине зуба. Зубчатые колёса , изготовляемые по 8---10-й степеням точности, нарезают в мелкосерийном производстве на фрезерных станках в делительной головке, причём для колёс , изготовляемых с 8-й степенью точности, фрезы тщательно профилируют по форме зубьев колеса.
Зубчатые колёса с 10-й и 11-й степенями точности могут быть получены точной отливкой с последующей обработкой зубьев по шаблону.
Фрезерование зубьев цилиндрических колёс и реек дисковыми и пальцевыми модульными фрезами.
Фрезерование зубьев колёс представляет собой разновидность фасонного фрезерования. В процессе работы фреза переносит ( копирует) свой профиль во впадину зубьев, создавая, т.о, две половины профилей двух соседних зубьев. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на размер шага с помощью делительного механизма, фреза снова врезается и проходит по новой впадине между зубьями.
Такой способ применяют в единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах. Процесс ведут на горизонтально- фрезерных станках с делительными головками.
Фрезерование зубьев цилиндрических колёс червячными фрезами наиболее широко применяется в промышленности. Червячная фреза представляет собой червяк, имеющий профиль осевого сечения винтовых ниток в виде зубчатой рейки, и продольные канавки, образующие режущие зубья рейки.
Зубчатая рейка обеспечивает зацепление с эвольвентными колёсами любого числа зубьев и червячная фреза может нарезать колёса с любым числом зубьев( того же модуля и угла зацепления) одинаково точно. В этом заключается одно из больших преимуществ нарезания зубьев колёс червячной фрезой.
В процессе нарезания червячная фреза и нарезаемое колесо находятся в состоянии относительного движения зацепления, соответствующего червячной передаче с передаточным числом i=nф/nз=zз/zф,
Червячными фрезами нарезают как прямые, так и косые зубья цилиндрических колёс. В последнем случае ось фрезы устанавливают под углом к торцу нарезаемого колеса, равным сумме углов подъёма винтовой нитки фрезы и винтовой нитки ( угла наклона зуба) нарезаемого колеса ( при разных направлениях винтовых линий фрезы и колеса) и разности этих углов, если направления винтовых линий фрезы и нарезаемого колеса одинаковы.
Наиболее распространённым зубообрабатывающим станком явл-ся зубофрезерный станок для нарезания зубчатых колёс с прямыми и косыми зубьями, а также червячных колёс и червяков методом обкатки. Станок выполняет три движения: вращения червячной фрезы, вертикальную подачу фрезы, вращение заготовки.
Нарезание зубьев цилиндрических колёс долбяком. Способ нарезания цилиндрического зубчатого колеса методом обкатки с помощью круглого долбяка заключается в том, что в процессе обработки колеса воспроизводится зубчатое зацепление двух цилиндрических колёс, одно из которых является режущим инструментом, а другое – заготовкой. Для обработки колеса необходимо, чтобы одно из колёс 1 или 2 зубчатой пары ( на практике долбяк 1) совершало при обкатке возвратно- поступательное движение, в результате чего на заготовке образуются зубья.
Долбяк представляет собой зубчатое колесо, на торце которого заточкой образованы режущие кромки. Долбяк с прямыми зубьями предназначен для нарезания колёс с прямыми зубьями, а дисковый косозубый долбяк – для нарезания зубчатых колёс с косыми зубьями.
При нарезании зубьев с помощью реечного долбяка ( гребёнки) воспроизводится зубчатое зацепление цилиндрического колеса с рейкой . При этом зубья можно нарезать двумя способами: обкаткой зубчатого колеса по гребёнке ( колесо совершает вращательное и поступательное движения при неподвижной гребёнке) или гребёнки по зубчатому колесу ( колесо совершает вращательное движение, а гребёнка – поступательное). Более распространён первый способ.
Отделочные виды обработки зубчатых колёс.
Отделочные виды обработки зубчатых колёс бывают со снятием стружки ( шевингование, шлифование, хонингование, притирка) и без снятия стружки ( обкатывание). К отделочным работам со снятием стружки относят также зубозакругляющие операции, снятие фасок и заусенцев.
Шевингование зубьев применяют для незакалённых колёс. Оно заключается в том, что методом обкатки специального инструмента по зубчатому колесу с поверхности зуба снимают припуск размером 0,1…0,25 мм. В качестве инструмента применяют дисковый шевер – зубчатое колесо , на поверхности зубьев которого имеются узкие прорези, образующие кромки, или шевер- рейку с аналогичными зубьями.
Шевер для обработки прямозубых зубчатых колёс имеет винтовые зубья с углом подъёма 15˚, а для обработки косозубых – прямые зубья.
Из двух способов шевингования зубьев более распространёно шевингование с помощью дискового шевера. Шевингование поизводят на специальном станке.
Шевер , установленный под углом к оси обрабатываемого зубчатого колеса, получает принудительное вращение с частотой 250 об/мин, вызывая этим вращение зубчатого колеса, свободно установленного в центрах на оправке. Скрещивание осей приводит к продольному относительному скольжению зубьев шевера и зубчатого колеса. Столу сообщают продольную подачу 0,1…0,3 мм на один оборот зубчатого колеса. В конце хода стол подают в поперечном ( вертикальном) направлении на 0,02…0,04 мм, после чего стол вращают в начальное положение. Число ходов стола зависит от размера припуска. При необходимости получить зубья бочкообразной формы, имеющие большое распространение в современных конструкциях, используют предусмотренную в станке качающуюся плиту с кронштейном и установленным в нём пальцем. Палец индексируется в копире, укреплённом на кронштейне, и, скользя по копиру , заставляет плиту в конце хода стола наклоняться, в результате чего шевер врезается в зубчатое колесо, формируя зубья у краёв более тонкими, чем в середине.
Обоаботка зубчатого колеса продолжается в течение 1ё2…14 двойных ходов стола, время на обработку одного зуба колеса равно 2…3 с. Погрешность обработанных шевингованием зубчатых колёс в среднем не превышает 0,005 мм по шагу и профилю и 0,03 мм по биению начальной окружности. Шероховатость поверхности Ra=0,63…0,16 мкм.
Зубошлифование осуществляют в основном двумя методами: обкаткой и профильным копированием с помощью фасонного шлифовального круга. Шлифованием достигают шероховатости поверхности Ra=0,4…0,1 мкм и точности основных параметров зубчатого колеса в пределах 4..6-й степеней точности независимо от размера оставляемого припуска.
При шлифовании методом обкатки воспроизводят зубчатое зацепление пары рейка- зубчатое колесо , в котором инструментом явл-ся рейка. Этот метод применяют на современных станках , используя шлифовальные круги различных видов.
Два шлифовальных круга установлены таким образом, что их торцы , обращённые к шпинделям, совпадают с боковыми сторонами зубьев воображаемой производящей рейки, находящейся в зацеплении с заготовкой. Обкатываясь по вращающейся заготовке , шлифовальные круги своими торцами шлифуют поверхность зубьев колеса.
Более производительным явл-ся шлифование абразивным червяком. Шлифовальному кругу , изготовленному в виде одно- или двухзаходного червяка диаметром 300 мм в процессе обработки сообщают два движения: вращательное 1 – вокруг оси ( движение врезания) со скоростью 20…30 м/с и поступательное 11 – вдоль оси заготовки ( движение подачи) со скоростью 0,6 мм за один оборот колеса. Зубчатое колесо получает вращение 111 вокруг своей оси, согласованное с вращением абразивного червяка, и периодическое радиальное движение подачи 1V. Точность обработки однозаходным червяком соответствует 6-й степени точности, двухзаходным – 7-й степени точности. Шероховатость обработанной поверхности составляет Ra=0,8…0,1 мкм . Применяют также шлифование зуба копировальным фасонным шлифовальным кругом.
Зубохонингование. Для уменьшения шероховатости поверхности профиля зуба и, как следствие, уменьшение шума при работе передачи применяют хонингование зубьев колёс после т/о. Зубохонингование производят на станке, аналогичном шевинговальному, при скрещивающихся осях хона и обрабатываемого колеса, но без механизма радиальной подачи. При этом установленное в центрах зубчатое колесо совершает кроме вращательного ( реверсивного) и возвратно- поступательное движение вдоль своей оси.
Зубчатый хон представляет собой геликондальное колесо, изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивом, зернистость которого выбирается в зависимости от размера припуска ( 0,025…0,05 мм) и требований к шероховатости поверхности.
Хонингование производят в распор при постоянном давлении между зубьями обрабатываемого колеса и хона или способом беззазорного зацепления колеса и хона при неизменном межцентровом расстоянии. Первый способ обеспечивает изготовление зубчатых колёс более высокой точности. Зубохонингование требует обильного охлаждения для эффективного удаления металлической пыли с обрабатываемой поверхности профиля зуба. Хонингование применяют для обработки прямозубых и косозубых колёс с модулем 1,25…6 мм, а также колёс с фланкированными ( Фланкированием называют изменение бокового профиля зуба основной рейки для обеспечения плавного входа сопряжённых зубьев колёс в зацепление, в связи с чем уменьшается шум в передаче ( высота фланкированного участка зуба ≈0,4m, угол фланкирования 0,5…1˚) и бочкообразными зубьями ( Бочкообразность придают зубьям одной из пары работающих колёс для получения поверхности контакта зубьев в виде вытянутого овала по их средней части ( 70…80% длины и 60…70% высоты зуба).
Притирку зубьев зубчатых колёс после т/о производят на специальных станках, где инструментом служат притиры – чугунные колёса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью абразивного порошка с маслом.
Отделка зубчатых колёс методом притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо обкатывают между тремя притирами, оси которых скрещиваются между собой. Оси двух притиров со спиральными или прямыми зубьями наклонены к обрабатываемому зубчатому колесу. Ось третьего притира параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса; этот притир вращается попеременно в разных направлениях со скоростью 30-60 м/мин для обеспечения равномерной обработки зуба с обеих сторон. Помимо вращения притирам сообщается возвратно- поступательное движение в осевом направлении со скоростью 60…70 ходов в минуту на длине 25 мм.
Давление притиров на поверхность зуба регулируют притормаживая шпиндели двух притиров. Погрешность по длине начальной окружности составляет 0,02 мм, по шагу – 0,01 мм и по профилю – 0.08 мм; шероховатость поверхности Ra=0,1 мкм. Время обработки одного зуба в среднем составляет 3…6с.
Зубозакругление. В современных машинах часто применяют зубчатые колёса , которые периодически вводят в зацепление без остановки движения ( коробки скоростей станков, автомобилей и т.д).
Чтобы устранить удары и выкрашиваниекромок при переключениях зубчатых колёс, зубья закругляют специальными фрезами на зубозакругляющих станках( пальцевые и коронные фрезы.)
Снятие фасок и удаление заусенцев производятся на станках с абразивными кругами, имеющими профили, соответствующие форме зуба обрабатываемого колеса. Вращение осуществляется путём ввода зубьев в зацепление с витками круга. При больших объёмах производства удаление заусенцев производится на многопозиционных станках стальными щётками.
С зубчатых колёс малых размеров заусенцы удаляют с помощью ультразвука. При этом способе дополнительно сглаживаются острые кромки, а рабочие поверхности зубьев изменениям не подвергаются.
Получает распространение способ галтовкой в барабане. Причём, выбирая соответствующий наполнитель и частоту вращения барабана, достигают хорошей чистки зубьев без искажения их профиля.
Обкатывание незакалённых зубчатых колёс производят в масляной чсреде без абразивного порошка в паре с одним или несколькими закалёнными колёсами- эталонами. В результате давления зубьев колёс-эталонов на поверхностях обрабатываемых зубьев возникает наклёп, сглаживаются неровности. Ввиду того, что при обкатывании профиль и шаг зуба не исправляются, а в ряде случаев создаются дополнительные внутренние напряжения . увеличивающие искажения профиля при последующей т/о, этот способ отделки применим для зубчатых колёс , не требующих высокой точности , а также для колёс , не подвергающихся т/о.
Технологическая схема изготовления зубчатого колеса класса « Втулка»
| № операции | Содержание операции | Оборудование |
| 1 | Сверление центрального отверстия , зенкование торца и снятие фаски. | Вертикально- сверлильный станок. |
| 2 | Протягивание отверстия. | Протяжной станок. |
| 3 | Предварительная токарная обработка | Многорезцовый токарный станок. |
| 4 | Чистовая токарная обработка. | То же. |
| 5 | Нарезание зубьев. | Зубофрезерный станок. |
| 6 | Закругление зубьев. | Зубозакругляющий станок. |
| 7 | Шевингование зубьев. | Шевинговальный станок. |
| 8 | Слесарная зачистка. | |
| 9 | Контрольная. | |
| 10 | Термическая обработка. | |
| 11 | Калибровка шлицев. | |
| 12 | Притирка зубьев | Зубопритирочный станок. |
| 13 | Испытание на шум. | |
| 14 | Контрольная. |
От первоначальных установочных баз производится первая операция, которая заключается в сверлении и развёртывании центрального отверстия и подрезания с той же установки одного из торцов ступицы. Цель этой операции – подготовка центрального отверстия под протягивание и создание обработанной торцовой базы для последующей операции. Вторая операция – протягивание – выполняется от созданной торцовой базы и сводится к образованию профиля отверстия, например шлицевого. Базой для дальнейшей обработки уже будут являться посадочная поверхность отверстия ( шлицев) и торец.
Третья и четвёртая операции явл-ся заключительными для первого этапа и сводятся к чистовой обработке зубчатого колеса под нарезание зубьев; выполняются они с базированием по элементам шлицевого соединения или другого профиля отверстия. При проведении этих операций должны быть особо соблюдены требования к заготовке под нарезание, изложенные выше и сводящиеся к обеспечению концентричности наружной поверхности шестерни и посадочной поверхности отверстия, а также перпендикулярности обработанных торцевых плоскостей оси отверстия. Пятая операция – предварительное и чистовое нарезание зубьев – выполняется на зубофрезерном станке. Базой для этой операции явл-ся посадочный диаметр отверстия и один из торцев зубчатого венца. Шестая, седьмая и двенадцатые операции относятся к отделочным видам обработки. Здесь базой явл-ся те же поверхности .
Механическую обработку зубчатых колёс класса « вал» обычно производят в центрах и только в некоторых операциях, чтобы повысить надёжность и жёсткость крепления детали, её закрепляют , используя другие поверхности.
Технологическая схема изготовления зубчатого колеса класса « Вал».
| № операции | Содержание операции | Оборудование |
| 1 | Фрезерование и центрование торцов заготовки. | Фрезерно-центровочный станок. |
| 2 | Предварительная токарная обработка левого конца. | Токарный многорезцовый станок. |
| 3 | Предварительная токарная обработка правого конца. | То же. |
| 4 | Чистовая токарная обработка левого конца. | То же. |
| 5 | Чистовая токарная обработка правого конца. | То же. |
| 7 | Сверление двух отверстий на торце. | Вертикально-сверлильный с двухшпиндельной головкой. |
| 8 | Нарезание резьб в двух отверстиях. | Вертикально-сверлильный с двухшпиндельной головкой. |
| 9 | Зубонарезание. | Зубофрезерный станок. |
| 10 | Шевингование. | Зубошевинговальный станок с приспособлением для бочкообразного зуба. |
| 18 | Шлифование левой шейки и торца. | Круглошлифовальный станок. |
| 19 | Шлифование правой шейки и шейки под нарезание шлицев. | Круглошлифовальный станок. |
| 20 | Фрезерование шлицев. | Горизонтальный шлицефрезерный станок, модель 5618. |
| 21 | Нарезание резьбы. | Резьбофрезерный станок. |
| 22 | Сверление и зенкование отверстия с двух сторон. | Вертикально- сверлильный станок. |
Примечание: Отсутствующие в таблице номера операций означают: 6,11,23 – слесарные; 14,25 –упаковка; 16 – распаковка; 13,24- контрольные; 12- промывка; 15- термообработка; 17 – зачистка и промывка центров.
Первая операция при обработке зубчатого колеса класса « вал» - подрезание торцов и зацентровывание заготовки. Эту операцию желательно выполнять на станках, позволяющих производить фрезерование торцов и центрование детали с одной её установки. Операции со второй по пятую сводятся к предварительной и получистовой токарной обработке с установкой заготовки на центры станка. Седьмая и восьмая операции – сверление и нарезание резьб в двух отверстиях в торце – завершают первый этап изготовления детали. Девятая операция – предварительное нарезание зубьев – выполняется зубофрезерованием с установкой детали в центрах. Десятая операция – шевингование – также производится с базированием на центры. Пятнадцатая операция – цементация и закалка шестерни. После т/о производится зачистка или шлифование центров. Эта операция является обязательной. Восемнадцатой и девятнадцатой операциями – шлифованием цилиндрических шеек и торца – заканчивается процесс отделочной обработки, после чего фрезеруются шлицы и нарезается резьба на хвостовике.
Технологические процессы включают слесарные и контрольные операции, выполняемые на отдельных стадиях обработки детали.
Повышение требований к качеству поверхности зубьев и к точности элементов зацепления зубчатого колеса может вызвать необходимость включения в технологический процесс дополнительных отделочных, термических и контрольных операций; различные операции могут укрупняться или расчленяться в зависимости от типа производства, но принципиальная схема, последовательность этапов и порядок операций будут оставаться без изменений.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 58; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!