2. Обработка фасонных поверхностей фрезерованием, строганием и протягиванием

Фрезерование

Замкнутые поверхности у деталей типа дисков и незамкнутые прямолинейно-фасонные поверхности чаще всего обрабатывают фрезе­ рованием по разметке или при помощи копировальных устройств. Об­

ные на круглом столе 4. В процессе обработки стол медленно вращает­ ся с помощью червячной передачи 7. Стол 4 установлен на столе 5 станка, который может перемещаться по направлению, указанному стрелкой К • Копир 2 прижимается к ролику 3 под воздействием гру­ за 6.

На рис. 148, б показана принципиальная схема следящей системы, применяемой при фрезеровании фасонных поверхностей на многих

фрезерных станках. Следящий палец (или ролик) 7, перемещаясь по копиру (или по модели детали) 6, получает дополнительные перемеще­ ния, перпендикулярные основному направлению. Эти дополнительные перемещения пальца через копировально-измерительный механизм 5 воздействуют (посредством жидкости, воздуха или электричества) на усилительное устройство 4, которое при помощи электронных реле, серводвигателей и другой специальной аппаратуры доводит незначи­ тельное давление копира на палец до величины, достаточной для воздействия на исполнительное устройство 3 (гидравлические цилинд­ ры, электромеханические системы и т. п.). Усилительное устройство, преодолевая давление подачи при резании, перемещает стол с обраба­ тываемой деталью 1 или шпиндельную головку с инструментом 2 на величину дополнительных перемещений следящего пальца. Станки такого типа строят и многошпиндельными.

Объемное фрезерование по копиру или по специально изготовлен­

в исходное положение и кон­ такт 13 замыкается.

Поперечные салазки 5 станка, несущие щуп 1 и фрезу 3, получают движение от электродвигателя при помощи ходового винта 6 с гайкой зубчатого колеса 7 и передвижного зубчатого колеса 8 с дисками 10 на торцах. Электромагниты 9 к 11, расположенные рядом с дисками 10, вращаются в разные стороны и питаются от электродвигателей. В за­ висимости от того, какой из контактов (13 или 14) замкнут рычагом 16, якорь 12 включает левый И или правый 9 электромагнит. Послед­ ний притягивает передвижное зубчатое колесо 8 и приводит во враще­ ние ходовой винт 6, сообщая поперечным салазкам соответствующее движение.

Все движения механизмов подачи станка сочетаются таким обра­ зом, что горизонтальное или вертикальное перемещение возможно лишь когда механизм поперечного перемещения бездействует, т. е. когда рычаг 16 находится в промежутке между контактами 13 и 14, не замыкая ни. одного из них. Предположим, что щуп, подойдя к копи­ ру, коснется его в точке Й1 (рис. 149, б), осуществит на него давление и контакт 13 разомкнется. Тотчас же включается вертикальное дви­ жение, и щуп перемещается в точку а2. Так как при этом щуп выходит из соприкосновения с копиром, то контакт 13 мгновенно замкнется и в тот же момент начинается поперечное движение щупа в точку а3 и т. д.

Таким образом, путь фрезы, повторяющей движения щупа, состоит как бы из ряда весьма малых, незаметных на глаз ступеней, которые позволяют вести копирование с точностью 0,01—0,02 мм. У копиро­ вально-фрезерного станка модели 6441Б Ленинградского станкострои­ тельного завода им. Свердлова щуп управляет движениями не в результате прерывистого замыкания и размыкания контактов, а путем плавного регулирования двигателей подач по так называемой системе Леонардо, при которой изменение скоростей электродвигате­ лей достигается изменением токов возбуждения электромеханических усилителей.

Строгание

На рис. 150, а показано строгание смазочных канавок на направ­ ляющих поверхностях детали 2 при помощи копира /, установленного на столе 3 продольно-строгального станка.

Рис. 180. Строгание фасонных поверхностей по копиру:

а — установленному на столе станка; 6 — закрепленному на кронштейне

На рис. 150, б показано строгание вогнутой поверхности на детали 1 при помощи копира 4 , закрепленного на кронштейне 3 приспособле­ ния 2, установленного на столе продольно-строгального станка.

В крупносерийном и массовом производстве некоторые фасонные поверхности обрабатываются протяжками.

На рис. 151 показано протягивание кругового контура крыльчатого валика 1. Протяжка 2 состоит из двух составных половинок. Схему протягивания цилиндрических поверхностей и плоскости разъе­ ма двух шатунов и двух крышек к ним см. на рис. 131, б. Такого типа протяжки применяются на вертикально-протяжных станках.

В массовом производстве мелких и средних деталей фасонные по­ верхности можно обрабатывать на карусельно и тонрельно-протяж- ных станках, обладающих весьма большой производительностью.

3. Обработка фасонных поверхностей шлифованием

Шлифование фасонных поверхностей производится фасонными шлифовальными кругами, а также при помощи копиров, по которым

га получается при помощи алмаза, вращающегося в специальном при­ способлении. При профилировании круга (рис. 152, б) величина цент­

Где й — диаметр оправки, в которой закреплен алй&з, в мм; Я — Ра‘ диус профилируемой дуги круга в мм; а — величина зазора между шлифовальным кругом и державкой в ее крайнем положении плюс за­ пас на выход алмаза в мм.

Определив из равенства (176) угол р и подставив его в равенство (175), получим величину максимального угла а, при котором еще воз­ можно в заданных условиях профилирование шлифовального круга с вогнутым профилем.

На рис. 152, в показано шлифование вогнутой поверхности при по­ мощи копира Л, который перемещает деталь в поперечном направлении при продольной подаче стола.

Беговая дорожка (рис. 152, г) наружного кольца шарикоподшип­ ника, закрепленного в патроне, шлифуется путем качательного движе­ ния круга вокруг центра, совпадающего с центром окружности, образу­ ющей профиль шлифуемого желоба, т. е. радиус качения равен радиу­ су желоба. Таким же способом можно шлифовать сферическую поверх­ ность любого радиуса.

Фасонные поверхности можно шлифовать и на бесцентрово-шлифо­ вальных станках (рис. 152, д, е); здесь I — шлифовальный круг; 2 — ведущий круг.

Шлифование фасонных поверхностей возможно также с помощью абразивных лент.

4.Обработка фасонных поверхностей на станках

спрограммным управлением

Различные системы программного управления металлорежущими станками служат для автоматического регулирования перемещений

на 30—50% выше по сравнению с обычными фрезерными стан­ ками.

На настройку программы затрачивается 0,5—2 ч в зависимости от сложности профиля и требуемой точности обрабатываемой поверх­ ности детали.

Г Л А В А XVI

ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Зубчатые колеса делят на цилиндрические, конические и червяч­ ные. Первые наиболее распространены. Их выполняют одно- и многовенцовыми (блочными). По конфигурации зубчатые колеса делают в виде дисков с гладкими или шлицевыми отверстиями, а также в виде фланцев и валиков (с хвостовиками). У цилиндрических колес зубья вы­ полняют прямыми, спиральными и шевронными; у конических — пря­ мыми, косыми и криволинейными.

Допуски цилиндрических эвольвентных зубчатых колес регламенти­ рованы ГОСТ 1.643—72 со степенями точности от 3 до 12*. В маши­ ностроении в основном применяют 5, 6, 7, 8 и 9-ю степени. ГОСТом установлены требования к кинематической точности зубчатых колес, плавности их работы и контакту зубьев. Допуски на конические зубча­ тые передачи установлены ГОСТ 1.758—72, а на червячные передачи — ГОСТ 3.675—72.

1. Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес методом копирования дисковыми и пальцевыми фрезами

Нарезание цилиндрических зубчатых колес с прямым зубом можно выполнить на горизонтальных и универсальных фрезерных станках при помощи делительной головки модульными дисковыми фрезами. Этот метод, называемый м е т о д о м к о п и р о в а н и я , заключа­ ется в последовательном фрезеровании впадин между зубьями фасонной д и с к о в о й модульной фрезой. Такие фрезы изготовляются набором из 8 или 15 штук для каждого модуля. Обычно применяют набор фрез из 8 штук, обработка которыми позволяет получать зубчатые колеса 9-й степени точности по ГОСТ 1.643—72, но для изготовления более точ­ ных зубчатых колес требуется набор из 15 или 26 штук. Такое количест­ во фрез в каждом наборе необходимо потому, что для различного чис­ ла зубьев колес размеры впадин между зубьями различны. Каждая фре­ за набора предназначена для определенного интервала числа зубьев.

Зубчатые колеса обычно нарезаются по одной (рис. 154, а) или по несколько штук на оправке (рис. 154, б), что увеличивает производи­

* Степени точности 1, 2 и 12 применяю тся по договоренности изготовителя с заказчи ком .

Фреза закрепляется в суппорте, который должен быть повернут так, чтобы ось фрезы была наклонена под углом а подъема винтовой линии витков фрезы. Нарезаемое зубчатое колесо устанавливается на столе станка; он имеет перемещение по станине для установки на глуби­ ну зуба и вращательное движение, благодаря которому осуществляется обкатка зубчатого колеса по отношению к червячной фрезе. Суппорт с фрезой осуществляет подачу движением вдоль оси зубчатого колеса. При фрезеровании зубчатых колес с косым зубом фреза устанавливает-

ся с учетом наклона винтовой линии витков фрезы и угла спирали зуба зубчатого колеса. Если направление наклона винтовой линии фрезы и нарезаемого зубчатого колёса одинаковое, т. е. если фреза и зубчатое колесо правозаходные (рис. 157, а) или левозаходные, то угол установа фрезы равен разности углов фрезы и зубчатого колеса, т. е. р' = а — |3; если же направление наклона винтовой линии фрез и зубчатого колеса различно (рис. 157, б), то угол установа равен сумме углов, т. е. р' =

=а + р.

Взависимости от величины модуля устанавливается число прохо­

дов фрезы: зубчатое колесо с модулем до 2,5 мм обычно нарезают за один ход начисто; зубчатое колесо с модулем более 2,5 мм нарезают начерно и начисто в два и даже в три хода.

Для черновых ходов применяются двух- и трехзаходные червяч­ ные фрезы, которые увеличивают производительность, но снижают точность обработки по сравнению с однозаходными. Поэтому эти фрезы используют главным образом для предварительного нарезания зубьев.

Основное время при нарезании прямых зубьев цилиндрических зуб­

таз

*

где 10— длина нарезаемого зуба в мм; т — число одновременно наре­ заемых зубчатых колес; /вр — длина врезания в мм; /„ — длина пере­ бега в мм; г — число зубьев нарезаемого зубчатого колеса; 5 — подача на один оборот зубчатого колеса в мм; п — число оборотов фрезы в ми­

работы станка. Сократить это время на 20—30% можно заменой обыч­ ного осевого врезания (рис. 158, а) радиальным (рис. 158, б).

Рис. 158. Врезание червячной фрезы:

а — осевое, б — радиальное

Для повышения точности зубофрезерования и чистоты обработан­ ной поверхности, а также увеличения стойкости червячной фрезы ре­ комендуется в процессе резания перемещать червячную фрезу вдоль оси из расчета 0,2 мк за один оборот ее.

Современные станки имеют специальное устройство для осевого пе­ ремещения фрезы. Это перемещение может осуществляться: 1) после нарезания определенного числа колес; 2) после каждого цикла зубо­ фрезерования, во время смены заготовок; 3) непрерывно при работе фрезы.

В последнем случае происходит диагональная подача фрезы как ре­ зультат сложения движения подач вдоль оси заготовки и вдоль соб­ ственной оси фрезы.

Далее приведены данные относительной производительности раз­ личных методов зубофрезерования по сравнению с зубофрезерованием

нарезании червячных зубчатых колес ось фрезы устанавливается пер-

где /0 ==2,2 М — высота зуба в мм;

фрезы при выключенной радиальной подаче за 1—2 оборота нарезаемо­

где 10 + 1Вр + 1П= 2,94 М У г [мм] (величина перемещения фрезы); М — модуль зубчатого колеса в мм; г —■число зубьев зубчатого коле­ са; 5Т— тангенциальная подача фрезы на один оборот заготовки в мм; п — число оборотов фрезы в минуту; ^ — число заходов фрезы.

Нарезание червячных зубчатых колес к о м б и н и р о в а н н ы м с п о с о б о м применяется при нарезании единичных ненормализо­ ванных червячных зубчатых колес, для которых изготовление червяч­ ных фрез экономически не оправдывается. Нарезание производится пос­ ледовательно двумя резцами — черновым и чистовым; резец закреп­ ляется в оправке (рис. 160, а), представляя как бы однозубую фрезу.

Рис. 160. Зубонарезание червячных зубчатых колес:

Чистовой резец изготовляется точно по профилю, а черновой уже чисто­ вого, благодаря чему остается припуск, примерно равный 0,5 мм на сторону зуба. Черновой резец врезается на установленную глубину с радиальной подачей, после чего чистовой дорезает зуб с тангенциаль­ ной подачей. Резцы — черновой и чистовой — можно менять; часто закрепляют оба резца в одной оправке (рис. 160, 6) на определенном расстоянии один от другого.

Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса обычно состоит из двух операций: предварительного нарезания при радиальной подаче и чистового нарезания при круговой подаче и точно заданном межосевом расстоянии. Инструментом для предварительного и окончательного на­ резания зубьев глобоидного колеса в индивидуальном и мелкосерийном

где к — глубина нарезаемой впадины между зубьями в мм; зр — ради­ альная подача на один двойной ход долбяка в мм; п — число двойных ходов долбяка в минуту; I — шаг нарезаемого зубчатого колеса в мм; г — число зубьев нарезаемого колеса; 5К— круговая подача зубчатого колеса на один двойной ход долбяка в мм; I — число обкатов (ходов), необходимое для нарезания зубчатого колеса; М — модуль зубьев на- р§заемого колеса в мм.

Производительность зубодолбления значительно повышается при совмещении черного и чистового нарезания зубьев колес с одновремен­ ным применением двух (рис. 161, а) или трех долбяков, установленных на штосселе зубодолбежного станка.

Расстояние а между торцовыми поверхностями долбяков должно быть на 1—3 мм больше ширины венца Ь. Верхний долбяк служит для окончательного профилирования зубьев колеса; нижний долбяк перешлифовывают так, чтобы ширина и высота зубьев его была бы меньше ширины и высоты зубьев верхнего долбяка.

На рис. 161, б показано одновременное долбление двумя долбяка­ ми двух венцов блочного колеса.

С целью увеличить производительность зубодолбежных станков при нарезании зубчатых колес малых и средних модулей применяют комбинированные долбяки, которые производят последовательно черно­ вое и чистовое нарезание зубьев за один оборот долбяка. У таких дол­ бяков часть зубьев, имеющих уменьшенную толщину, служит для чер­ нового долбления, другая часть — для чистового, окончательного. Кроме того, на долбяке имеется участок без зубьев, позволяющий сни­ мать обработанное зубчатое колесо с оправки и надевать заготовку на оправку без отвода шпинделя с долбяком. На рис. 161, в показано од­ новременное зубодолбление шести заготовок комбинированным долбя­ ком.

Комбинированные долбяки пригодны только для нарезания зубча­ тых колес с определенным числом зубьев, вследствие чего их целесооб­ разно применять главным образом в крупносерийном и массовом про­ изводстве. Комбинированные долбяки непригодны для зубчатых ко­ лес с большим числом зубьев, так как число зубьев этих долбяков должно быть равно удвоенному числу зубьев нарезаемого колеса, ввиду чего долбяки получаются больших размеров.

Зубодолбежные станки наряду с высокой производительностью дают чистую обработанную поверхность зубьев 7—8-й'степеней точ­ ности. На специальных зубодолбежных .станках двумя спиральными долбяками нарезают зубья шевронных колес (рис. 161, г).

На зубодолбежных станках можно нарезать зубья на блоках зуб­ чатых колес с 2—4 венцами при тесном расположении их, когда фре­ зерование их невозможно.

На рис. 161,3 пунктиром показано положение фрезы 4, которая не может нарезать зуб на венце 3 колеса ввиду невозможности выхода фрезы, так как расстояние между венцами Зи 1 всего 5—6 мм. Тот же венец, отстоящий от другого венца на расстоянии 5—6 мм, успешно нарезается долбяком 2, для выхода которого вполне достаточно 2—4 мм.

Как было указано выше, цилиндрические зубчатые колеса с прямым, косым и винтовым зубьями можно нарезать на зубострогальных стан­ ках с применением д о л б я к о в в в и д е г р е б е н о к (реек) (рис. 161, е), которые изготовлять и затачивать проще, чемдолбяки. Зубострогальные станки для нарезания зубчатых колес гребенками работают по принципу обкатки.

При нарезании зубчатых колес с косым зубом суппорт с гребенкой повертывается на угол наклона зуба.

Гребенки изготовляются трех типов в зависимости от модуля и ха­ рактера обработки: 1) обдирочная — для чернового нарезания зубьев; 2) отделочная — для чистового нарезания зубьев; 3) шлифовочная — для зубьев, которые после нарезания будут шлифоваться. Обдирочные гребенки изготовляются меньшей ширины, чем отделочные; после об­ дирки остается припуск на отделку до 0,5 мм на сторону.

Нарезание зубьев гребенкой ввиду меньшей производительности по сравнению с нарезанием дисковым долбяком и червячной фрезой при­ меняется редко.

Д о л б л е н и е зубьев методом копирования с помощью много­ резцовой головки (рис. 161, ж) заключается в том, что все зубья изго­ товляемого зубчатого колеса обрабатываются одновременно набором профильных резцов, число которых равно числу зубьев обрабатывае-

Рис. 161. Нарезание зубьев долбяками:

При таком методе нарезания зубчатых колес профиль режущих инструментов копируется на впадинах зубьев обрабатываемого колеса.

Так как при этом методе одновременно производится долбление всех впадин зубьев колеса, то станки, нарезающие зубья по этому мето­ ду, отличаются большой производительностью по сравнению с другими зубообрабатывающими станками, но точность обработки на них ниже. Поэтому на таких станках производят главным образом предваритель­ ное нарезание зубьев, которые подлежат дальнейшей отделке.

Зубообрабатывающие станки, работающие по этому методу копиро­ вания, могут быть целесообразно использованы только при очень боль­ шом выпуске одинаковых зубчатых колес, так как для каждого числа зубьев и каждого модуля колеса должен быть изготовлен комплект специальных резцов. Применяемые модели станков 5110, 5120, 5130.

Основное время одновременного нарезания всех зубьев цилиндри­ ческих зубчатых колес многорезцовой головкой на зубодолбежном станке определяется по формуле

где к — глубина нарезаемой впадины между зубьями в мм; 5рад — ра­ диальная подача резцов на глубину нарезаемой впадины на один двой­ ной ход заготовки в мм; п — число двойных ходов заготовки в минуту.

Для блочных зубчатых колес целесообразно применять комбиниро­ ванные станки для одновременного нарезания червячной фрезой зубьев большего венца, а меньшего — долбяком (рис. 161, з), что поз­ воляет сократить занимаемую станком производственную площадь и обслуживающий персонал, а также повысить производительность труда и оборудования.

В индивидуальном и мелкосерийном производстве для неточных зуб­ чатых колес зубья можно обработать на долбежном (рис. 161, и) или строгальном станках фасонным резцом, профиль которого должен соот­ ветствовать впадине зуба колеса. Резец совершает возвратно-поступа­ тельное перемещения, а заготовка за каждый двойной ход резца полу­ чает периодическое радиальное перемещение (движение подачи). Наре­ зание впадины зуба будет закончено, когда резец полностью образует ее; после этого заготовка возвращается в исходное положение. С по­ мощью делительного устройства заготовка поворачивается на один зуб, а потом нарезается соседняя впадина зуба и т. д. Такой малопроизво­ дительный способ нарезания зубьев иногда применяют в условиях ре­ монта при отсутствии зуборезных и горизонтально-фрезерных станков.

3. Нарезание цилиндрических зубчатых колес методом зуботочения

Новый метод нарезания зубьев, называемый зуботочением, предназ­ начен для нарезания прямых и косых зубьев цилиндрических зубчатых колес на зубофрезерных станках с помощью долбяка, используемого в качестве многорезцового инструмента.

/п — величина перебега в мм, г — число зубьев нарезаемого колеса; 5 — подача на один оборот заготовки в мм, п — число оборотов долбяка в мм, гя — число зубьев долбяка.

4. Обработка червяков

Распространены червяки: архимедовы, экольвентные, конволютные и глобоидные. Архимедовы червяки (рис 163, а) чаще всего наре­ заются на токарных станках, при этом прямолинейные режущие кромки резцов располагаются в осевом сечении так же, как при нарезании трапецеидальной резьбы. Винтовая поверхность такого червяка назы­ вается архимедовой, так как с торцовой поверхности его она образует архимедову спираль Такие червяки представляют обычный винт с тра­ пецеидальной резьбой.

Архимедов червяк в осевом сечении имеет прямобочный профиль с углом, равным профильному углу резца.

При крупносерийном производстве архимедовы червяки фрезеруют дисковыми фрезами (рис 164, а) с криволинейными режущими кром­ ками Шлифование таких червяков осуществляют дисковым конусным или тарельчатым кругом (рис. 164, г) с припуском 0,1—0,2 мм на сто­ рону в зависимости от модуля червяка. Шлифование червяков с малым модулем производят на резьбошлифовальном станке или на токарном, но со специальным устройством, показанным на рис. 164, д С таким устройством можно шлифовать червяки и с крупным модулем.

В крупносерийном и массовом производстве шлифование профиля витков червяка с крупный модулем (3 и более) осуществляется на спе­ циальном червячно-шлифовальном станке коническим дисковым кругом большого диаметра (800 мм и более). Этот метод обеспечивает большую производительность Таким кругом можно получить разные профили червяка путем его перемещения в горизонтальной плоскости. Шлифо­ вание производится при трех движениях: вращении круга, медленном вращении червяка и поступательном перемещении круга на величину одного шага (хода для многозаходных червяков) за один оборот изделия.

Для отделки витков червяков ответственных передач применяют притирку их чугунными или фибровыми притирами, имеющими фор­ му червячного колеса. В качестве абразивного материала применяют микропорошки с маслом, а для получения высокой чистоты поверхнос­ ти — пасты ГОИ.

Эвольвентные червяки (рис. 163, б) нарезаются на токарных стан­ ках с раздельной обработкой каждой стороны витка при смещении прямолинейных режущих кромок резцов на величину радиуса основ­ ного цилиндра винтовой эвольвентной поверхности.

Если червяк правый, то левую сторону боковой поверхности витков нарезают резцом, поднятым над осью, а правую — опущенным При левом червяке оба резца соответственно меняют местами. Указанным способом эвольвентные червяки редко нарезаются ввиду неблагопри­ ятных условий резания резцами, поднятыми или опущенными по отно­ шению осевой линии.

Такие червяки обыч­ но фрезеруют фасонными дисковыми, пальцевы­ ми фрезами и фрезамиулитками (рис. 164, б), а шлифуют их плоской стороной тарельчатого шлифовального круга.

Эвольвентный чер­ вяк можно рассматри­ вать как цилиндричес­ кое зубчатое колесо с малым числом спираль­ ных зубьев, имеющих большой угол наклона.

В настоящее время в крупносерийном и мас­ совом производстве на­ резают архимедовы и эвольвентные червяки обкаточными дисковы­ ми резцами, подобными зуборезным долбякам (рис. 164, в), на специ­ альных станках. Подача осуществляется инстру­ ментом в осевом нап­ равлении заготовки чер­ вяка при вращении его и резца.

Червяк с прямосто­ ронним профилем в нор­ мальном сечении витка называют конволютным (рис. 163, в). Нарезают его резцами, располо­ женными нормально к боковым поверхностям витка.

Нарезание глобоидных червяков требует применения специаль­ ных устройств на зубо­ фрезерных станках. На рис. 165, а показана универсальная головка, представляющая собой корпус со шпинделем, смонтированным на

планшайбе так, что ось его проходит через центр ее. Элект­ родвигатель с помощью зубчатой или ременной передачи сообщает пальцевой фрезе, закрепленной в шпинделе, соответствующее число оборотов (V — 10—20 м/мин). С помощью ходового винта головка по нониусу устанавливается на требуемый радиус нарезки. Пальцевая фре­ за имеет прямолинейный профиль с углом конусности, равным двойно­ му профильному углу впадины червяка. Предварительное фрезерова­ ние червяка производится обычно в один или два прохода с припуском 0,3 — 0,5 мм на толщину витка под чистовые проходы.

При нарезании многозаходного червяка деление на заходы осу­ ществляется вручную через гитару дифференциала по цепи круговой подачи.

Предварительное и окончательное нарезание глобоидного червяка можно осуществлять специальной многорезцовой головкой (рис. 165, б). Профилирующие резцы 1 п 3 обтачивают боковые стороны витка, а ре­ зец 2 обтачивает заготовку червяка по наружному глобоиду с круговой подачей головки. Чистовое нарезание глобоидного червяка можно про­ изводить универсальной резцовой головкой (рис. 165, в) с круговой подачей при точно выдержанном межосевом расстоянии.

После нарезания витков червяк обычно подвергают термообработке с последующим шлифованием опорных шеек и витков. Отделку червя­ ков осуществляют притиркой либо обкаткой закаленным роликом.

Контроль червяков

Диаметральные и линейные размеры червяков проверяются обыч­ ными способами при помощи предельных скоб, микрометров и т. п. Наи­ более сложной операцией контроля червяков является проверка сред­ него диаметра витков, концентричности оси их с осью опорных шеек, угла профиля витков и равномерности шага. Средний диаметр червяка проверяется специальной индикаторной скобой (рис. 166, а), у кото­ рой два неподвижных зуба 2 вводятся во впадины червяка, а верхний подвижный зуб 1, находящийся также во впадине, связан с индика­ тором.

Угол профиля витков проверяется при помощи нормальных угло­ вых шаблонов с базой от наружного диаметра. Для более точных чер­ вяков угол профиля проверяется на специальном приборе по схеме, показанной на рис. 166, б. Осевой шаг червяка проверяется на прибо­ ре с индикатором (рис. 166, в). Проверка концентричности оси их с осью опорных шеек показана на рис. 166, г, д. На рис. 166, е пока­ зана схема устройства для контроля профиля витка глобоидного чер­ вяка.

5. Протягивание зубьев зубчатых колес

Протягивание наружных и внутренних поверхностей фасонных сложных форм обеспечивает высокую производительность и точность обработки. Поэтому этот способ стали применять для нарезания зубьев. Обработка протягиванием впадин между двумя или несколькими зубья­ ми производится последовательно протяжкой с профилем, соответст-

1

-5

Рис. 166. Контроль червяков:

о ~ с р е д н е г о д и а м е т р а с п е ц и а л ь н о й с к о б о й ; б — у г о л п р о ф и л я ;

вующим профилю зубьев нарезаемого зубчатого колеса. После каждого прохода протяжки, за который она обрабатывает впадину между двумя или нгсколькими зубьями (в зависимости от конструкции протяжки), заготовка поворачивается посредством делительного механизма стола. Таким способом нарезают зубья венцов больших размеров на вертикаль­ ных протяжных станках с круглым поворотным столом; при этом фор­ мируется достаточно точный профиль зубьев, но достичь высокой точ-

ности шага трудно из-за погрешностей в делительном механизме стола. Протягиванием обрабатывают зубчатые секторы на обычных го­ ризонтально-протяжных станках, при этом за один ход протяжки 2 нарезают все зубья сектора и поворота сектора не требуется На рис. 167 показано протягивание зубьев сектора (1 — заготовка, 2 — про­

тяжка, 3 — протянутый сектор). Производительность такого способа обработки зубчатых секторов и точность по профилю и шагу зубьев по­ лучаются высокими.

Одновременное протягивание всех зубьев зубчатых колес не имеет широкого применения по причине сложности конструкций протяжек и затруднений при удалении стружки.

6. Нарезание зубьев конических зубчатых колес

Для нарезания зубьев конических зубчатых колес 7—8-й степеней точности (ГОСТ 1.758—72) требуются специальные зуборезные станки, при отсутствии их конические зубчатые колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на универсально-фрезерном станке при помощи дели­ тельной головки дисковыми модульными фрезами, конечно, точность обработки при этом способе ниже (9—10-я степени)

Заготовку 1 конического зубчатого колеса устанавливают на оп­ равке в шпиндель делительной головки 2 (рис. 168, а), который повора­ чивают в вертикальной плоскости до тех пор, пока образующая впади­ на между двумя зубьями не займет горизонтального положения Наре­ заются зубья обычно за три хода и только при малых модулях за два хода. При первом ходе фрезеруется впадина между зубьями шириной Ь2 (рис. 168, б), форма фрезы соответствует форме впадины на ее узком конце; второй проход производят модульной фрезой, профиль которой

соответствует наружному профилю зуба, поворачивая при этом стол с делительной головкой на угол а:

где Ь1 — ширина впадины между зубьями на ее широком конце в мм; Ъг — ширина впадины между зубьями на ее узком конце в мм; I — дли­ на впадины в мм.

При таком положении фрезеруются все левые бока зубьев (площад­ ка 1 — рис. 168, б). За третий ход фрезеруются все правые бока зубьев (площадка 2), для чего делительную головку поворачивают на тот же угол, но в протиЕоположном направлении.

Указанный способ нарезания зубьев малопроизводителен, а точность обработки соответствует примерно 10-й степени.

Для нарезания прямых зубьев точных конических зубчатых колес в серийном и массовом производстве применяют более производитель­ ные станки — зубострогальные, на которых обработка зубьев произ­ водится методом обкатки. При обработке зубьев с модулем свыше 2,5 их предварительно прорезают профильными дисковыми фрезами методом деления; таким образом, сложные зубострогальные станки не загружа­ ются предварительной грубой обработкой, и, следовательно, они лучше используются для точной обработки.

На рис. 168, в показано предварительное фрезерование зубьев трех конических зубчатых колес одновременно на специальном или специализированном станке, применяемом в крупносерийном и мас­ совом производстве. Станок снабжен устройством для автоматического деления и одновременного поворота всех обрабатываемых заготовок.

Основное время при предварительном нарезании прямозубых ко­ нических колес дисковыми модульными фрезами на многошпиндель­ ных станках определяется по формуле

®м— минутный путь в направлении подачи в мм; зм = зггфпф; зг — по­ дача на зуб фрезы в мм; гф— число зубьев фрезы; пф — число оборотов фрезы в минуту; I — число ходов (обычно I — 1); т — число одновре­ менно нарезаемых конических колес; т — время на быстрый отвод и подвод стола с заготовками в исходное положение и поворот заготовок на один зуб в мин.

На рис. 168, г показано предварительное фрезерование зубьев двумя дисковыми фрезами на специальном станке конструкции ЭНИМСа.

В крупносерийном и массовом производстве для предварительного (чернового) нарезания зубьев небольших конических зубчатых колес применяют зуборезные станки для одновременного фрезерования трех заготовок с автоматическим делением, остановом, подводом и отводом стола. На рис. 168, д изображена схема расположения шпинделей трехшпиндельного высокопроизводительного станка для одновременного фрезерования зубьев на трех заготовках, расположенных вокруг спе­ циальной дисковой фрезы. Станочник поочередно устанавливает заго­ товки на оправках рабочих головок, подводит головку до упора и вклю­ чает самоход. Все остальные движения производятся автоматически: рабочая подача, отход нарезаемого колеса и* поворот его на один зуб, следующий подвод, выключение, когда остальные две головки продол­ жают работать.

Основное время при предварительном нарезании конических зуб­ чатых колес с прямыми зубьями наборной фрезой большого диаметра на высокопроизводительных трехшпиндельных станках определяется

где I — время нарезания одного зуба в сек\ т — время на отвод и под­ вод шпинделя с заготовкой в исходное положение и поворот заготовки на один зуб в сек-, г — число зубьев нарезаемого конического колеса; т — число одновременно нарезаемых конических зубчатых колес.

Окончательное чистовое нарезание зубьев примерно 8-й степени точности производится строганием на зубострогальных станках (рис. 169, а). Станки эти работают методом обкатки (рис. 169, б): два строгальных резца (/ и 2) совершают прямолинейные возвратно-посту­ пательные движения вдоль зубьев обрабатываемой заготовки; при об­ ратном ходе резцы немного отводятся от обрабатываемой поверхности для уменьшения бесполезного изнашивания режущей кромки от тре­ ния; взаимное обкатывание заготовки и резцов обеспечивает получе­ ние профиля эвольвенты. Время нарезания зуба в зависимости от мате­

тяжных станках. Режущим инструментом служит круговая протяжка 1 (рис. 170, б), состоящая из нескольких секций фасонных резцов (15 секций по пяти резцов в каждой секции). Резцы с изменяющимся профилем расположены в протяжке в последовательном порядке для чернового, получистового и чистового нарезания зубьев. Каждый ре­ зец при вращении круговой протяжки снимает определенный слой металла с заготовки 2 в соответствии с величиной припуска. Протяжка вращается с постоянной угловой скоростью и в то же время совершает поступательное движение, скорость которого различна на отдельных

Основное время нарезания зубьев конического зубчатого колеса методом кругового протягивания определяется по формуле

заготовки на один зуб в сек, г — число зубьев нарезаемого конического класса.

Рис 171. Нарезание конического зубчатого колеса с криво­ линейными зубьями

Нарезание конических зубчатых колес с криволинейными зубьями производится на специальных станках, работающих методом копиро­ вания (врезания) и методом обкатки Режущим инструментом являются

диаметром от 12,7 (1/2") до 50,8 мм (2") для нарезания зубчатых колес мелких модулей Резцовые головки диаметром 88,9 мм (31/2") и до 457,2 (18") изготовляют со вставными резцами.

Резцовые головки подразделяются по роду обработки, для которой они предназначаются, на черновые (для черновых проходов) и чистовые (для чистовых проходов) Различаются также одно-, двух- и трехсто­ ронние резцовые головки.

Для чернового нарезания зубьев применяют двух- и трехсторонние резцовые головки. Двусторонние головки применяют при нарезании зубьев методом обкатки и методом копирования, а трехсторонние — только при работе методом копирования.

Двусторонние головки режут наружными и внутренними резцами, расположенными поочередно. Каждый резец одновременно обрабаты­ вает боковую сторону зуба и часть впадины (рис. 171, б). Трехсторонние головки в отличие от двусторонних имеют наружные, внутренние и средние резцы. Наружные и внутренние резцы обрабатывают только боковые стороны зуба, а средние резцы — только впадины зубьев (рис. 171, в, г).

Чистовые резцовые головки — одно- и двусторонние — использу­ ются главным образом для окончательного нарезания зубьев после чернового нарезания.

У односторонних головок резцы все наружные или все внутренние. Наружные резцы служат для вогнутой стороны зубьев, внутренние — для выпуклой. Резцы чистовых головок срезают только металл с боко­ вых сторон зубьев.

Черновое зубонарезание конических колес с большим количеством зубьев производится методом копирования, когда обрабатываемая за­ готовка закреплена неподвижно, а вращающаяся резцовая головка пе­ ремещается вдоль оси и прорезает впадины зубьев поочередно. Этот метод более производителен, чем метод обкатки, применяемый для нарезания колес с малым количеством зубьев.

Чистовое нарезание зубьев конических колес обычно производится методом обкатки; колеса с большим количеством зубьев нарезаются обыч­ но двусторонними головками, а с малым количеством — односторон­ ними.

Основное время нарезания конических зубчатых колес с криволи­

где I — время нарезания одной впадины зуба в сек\ т — время поворо­ та заготовки на один зуб, подвод и отвод ее в исходное положение в сек\ г — число зубьев нарезаемого зубчатого колеса.

7.Закругление зубьев зубчатых колес

Узубчатых колес, предназначенных для коробок передач и других зубчатых колес, переключающихся на ходу, для облегчения включения производится закругление торца зубьев на специальных зубозакругля­ ющих станках при помощи пальцевых фрез методом копирования (рис.

172, а). В процессе работы пальцевая фреза вращается и одновременно перемещается по дуге с возвратно-поступательным движением, огибая кромку зуба обрабатываемого колеса, которая периодически отводится в осевом направлении, поворачивается вокруг оси на один зуб и подво­ дится к фрезе. Время обработки каждого торца зуба 1—3 сек. Большая

производительность достигается при закруглении зубьев пустотело, фрезой, показанной на рис. 172, б.

Основное время закругления торцов зубьев пальцевой и пустотелой фрезой определяется по формуле

где ^ — время на обработку одного зуба в сек; т — время поворота зуб­ чатого колеса на один зуб, подвод и отвод ее в исходное положение в сек; г — число зубьев зубчатого колеса.

Рис. 172. Закругление зубьев цилиндрических зубчатых колес:

а — пальцевой фрезой, б — пустотелой фрезой

8. Накатывание зубьев зубчатых колес

Новым методом обработки является накатывание зубьев цилинд­ рических и конических зубчатых колес.

Накатывание в 15—20 раз производительнее зубонарезания и, кроме того, отходы металла составляют всего 3—4% от веса заготовки. Зубья модулем до 1 мм накатываются в холодном состоянии, а более 1 мм — горячим или комбинированным (так называемым горяче-холодным) способом.

Выбор способа накатывания зубьев зависит не только от модуля, но и от конфигурации зубчатого колеса, требуемой точности зубьев и рода материала.

В холодном состоянии мелкомодульные зубчатые колеса можно на­ катывать на токарных станках с продольной подачей. Схема такого накатывания показана на рис. 173, а. В переднем 1 и заднем 5 центрах устанавливается оправка, вращающаяся от шпинделя станка. На оп­ равке устанавливаются заготовки 4 и делительное зубчатое колесо 2, находящееся вначале процесса в зацеплении с двумя или тремя накат­

ются на передвигающихся в поперечном направлении шпинделях 1. Накатываемая заготовка 3 закрепляется на оправке 4. Заготовка вра­ щается под воздействием зубьев накатников, осуществляющих плас­ тическое деформирование металла заготовки на величину высоты зуба. На обоих торцах накатников имеются реборды 5, способствующие луч­ шему заполнению формы зубьев.

Перед накатыванием заготовка с оправкой опускается в высоко­ частотный индуктор, имеющий форму петли, в котором она нагрева­ ется; затем заготовка поднимается и подвергается накатыванию, при­ чем индуктор автоматически отводится в сторону.

Горячее накатывание с продольной подачей производится путем перемещения заготовок, нагретых в индукторе, обычно снизу вверх.

Штучное время накатывания зубьев на заготовках зубчатых колес с модулем 2—3 мм составляет от 30 до 60 сек в зависимости от числа зубьев. Точность зубьев таких зубчатых колес получается по 9-й степени.

Повысить точность зубьев можно, применяя комбинированное на­ катывание, представляющее собой горячее накатывание с последующим холодным калиброванием, заменяющее собой зубофрезерование. На ка­ либрование зубьев затрачивается времени меньше в 5 (и более) раз, чем на зубофрезерование. Точность зубьев после калибрования соот­ ветствует точности обработки зубьев под шевингование.

В настоящее время накатываются в горячем состоянии зубья ко­ нических колес с крупным модулем. На рис. 173, в приведена схема зубонакатного стана для накатывания криволинейных зубьев коничес­ кого венца заднего моста автомобиля ЗИЛ-130. Штампованную заго­ товку обрабатывают на токарных полуавтоматах. Затем ее устанавлива­

Индуктор автоматически отводится, и подводится верхний шпин­ дель 2 с зубонакатником 4 и колесом-синхронизатором 3, сцепляемым с коническим колесом-синхронизатором 8, закрепленным на нижнем шпинделе 9. Зубья нижнего колеса-синхронизатора входят в зацеп­ ление с зубьями верхнего колеса-синхронизатора 3 и во вращение при­ водится зубонакатник 4, зубья которого и реборды 5 и 6 образуют зубья накатываемого венца 7.

Общее время накатки 1,5 минуты. Экономия легированной стали около 40%. Требуемая точность зубьев получается после чистовой механической обработки зуба. Величина припуска при этом равна 0,2— 0,3 мм на сторону зуба.

Применение накатывания помимо значительного снижения време­ ни обработки повышает срок службы зубчатых колес благодаря увели­ чению их износостойкости.

Накатывание фрезерованных зубьев цилиндрических и коничес­ ких зубчатых колес упрочняет поверхности зубьев, чем значительно повышается износостойкость как незакаленных, так и закаливаемых токами высокой частоты зубьев.

ные 10мм; г — число зубьев зубчатого колеса; а — припуск на шевин­ гование на сторону по профилю зуба в мм; пшев — число оборотов шеве­ ра в мин; 2шев — число зубьев шевера; зпр — продольная подача в мм на один оборот зубчатого колеса; зв — вертикальная подача на

один ход стола в лш; К —коэффициент, учитывающий дополнительные калибрующие проходы; К = 1,1 Ч- 1,2.

Окружная скорость вращения шевера при шевинговании зубчатых колес, изготовленных из стали с пределом прочности ов = 60 Ч- Ч- 75 кГ/мм2 (590 Ч- 738 Мн/мг), принимается около 100 м/мин. Про­ дольная подача зубчатого колеса $пр около 0,25 мм/об.

Шевингование повышает точность предварительной обработки зубь­ ев примерно на 1—2 степени точности.

Исправление погрешностей зубчатых колес-шевингованием харак­ теризуется данными, приводимыми в табл. 12.

-Шевингование зубьев колес за один проход

Внастоящее время в металлообработке все большее распростране­ ние получает способ шевингования зубчатых колес средних модулей за один проход шеверами специальной конструкции. Зубья таких ше-

веров имеют три группы зубчиков (рис. 174, б): заборные I, режущие I I и калибрующие III. Боковые поверхности правой и левой сторон заборной и режущей частей зубьев шевера составляют с соответствую­ щими боковыми поверхностями калибрующей части углы р.

Такая конструкция шевера позволяет снимать весь припуск за один рабочий и один обратный (калибрующий) ход стола, осуществляемый при постоянном расстоянии между осями шевера и колеса.

В настоящее время шеверы такой конструкции выпускаются оте­ чественными инструментальными заводами. В ряде случаев специаль­ ные шеверы могут быть изготовлены путем перешлифовки стандарт-

ных шеверов шириной 20—25 мм. При этом заборная и режущая части должны иметь не менее четырех-шести режущих кромок каждая.

Производительность обработки при шевинговании за один проход увеличивается в 2—3 раза благодаря сокращению количества циклов до одного и исключению радиальных перемещений стола с обрабаты­ ваемым колесом, неизбежных при шевинговании стандартными шеверами.

Рис. 175. Схема шевингования с диагональной подачей

Точность колес после обработки специальными шеверами несколько выше, чем при использовании стандартных шеверов, что объясняется тем, что обработка производится при постоянном межосевом расстоя­ нии шевера и зубчатого колеса; кроме того, отсутствие механизма для радиальной подачи стола повышает жесткость системы СПИД.

Стойкость таких шеверов в 3 раза выше стойкости стандартной кон­ струкции благодаря увеличению числа режущих кромок, одновременно участвующих в работе, и уменьшению нагрузки на каждую из них. Повышение стойкости обусловлено также улучшением условий вреза­ ния зубьев шевера, которое происходит плавно и непрерывно не в ра­ диальном, а в осевом направлении. Кроме того, калибрующие зубчики не участвуют в срезании основного припуска а (рис. 174, в).

Широкое применение находит производительный метод шевинго­ вания с диагональной подачей. Этот метод предусматривает поступа­ тельное перемещение обрабатываемого зубчатого колеса не параллельно его оси, а под углом а, равным 5° и более (рис. 175). Вследствие зтого уменьшается длина хода и число проходов можно принять меньше, чем при обычном шевинговании (с продольной подачей), что в целом значительно сокращает время обработки. Время шевингования одно­ го зуба с модулем 2—3 мм при продольной подаче равно 2—3 сек, а при диагональной подаче — около 1 сек.

На автомобильных и тракторных заводах шевингованием иногда образуют зубья, концы которых на 0,02—0,03 мм тоньше середины, что придает им бочкообразную форму (рис. 176, а). Такая форма зубь­ ев обрабатываемого шевером / зубчатого колеса 2 получается посред­ ством применения на шевинговальных станках специального качающе­ гося приспособления (рис. 176, б). На столе станка устанавливается основание приспособления, на оси 4 которого посредством пальца 5 качается плита 3. Палец 5 при продольном передвижении стола пере­ мещается по наклонному пазу 7 диска 6, закрепленного на неподвижном кронштейне и устанавливаемого под требуемым углом.

Рис. 176. Шевингование бочкообразного зуба

Благодаря значительному повышению посредством шевингования точности зубчатых колес и высокой производительности шевингование зубчатых колес применяют не только в массовом и крупносерийном производстве, но и в серийном и даже в мелкосерийном. При отсутст­ вии специальных станков для шевингования можно приспособить вер­ тикально-фрезерный станок с поворотной фрезерной головкой, обеспе­

помощи специального инструмента другого вида — ш е в е р - р е й - к и (рис. 177, а), состоящей из отдельных зубьев с канавками, обра­ зующими режущие кромки на стороне каждого зуба. В процессе обра­ ботки стол станка с закрепленной на нем шевер-рейкой имеет возврат­ но-поступательное движение. Так же как и обычный (дисковый) шевер, шевер-рейка изготовляется с наклонными зубьями для обработки зубча­ тых колес с прямым зубом; для случая обработки зубчатых колес с ко- сым'-зубом (с углом наклона около 15°) шевер-рейка имеет прямые зубья, расположенные перпендикулярно оси; в том и другом случае образуется винтовое зубчатое зацепление с обрабатываемым зубчатым колесом; обработка одного зубчатого колеса производится примерно за 15—20 двойных ходов стола.

На рис. 177, б показана схема, поясняющая осуществление про* дольного скольжения зубьев шевер-рейки по зубьям зубчатого колеса.

Если обрабатываемое зубчатое колесо 1 свободно катить по шеверрейке 2 из положения А, то оно должно было бы переместиться в по­ ложение Б. Но так как зубчатое колесо и шевер-рейка представляют собой как бы винтовую зубчатую пару со скрещивающимися осями, то колесо передвинется не в положение Б, а в положение В. В результа­ те создается относительное скольжение зубьев обрабатываемого зуб­ чатого колеса и шевер-рейки, определяемое отрезком между положе­ ниями зубчатых колес 5 и В.

Рис. 177. Шевингование шевер-рейкой и шевер-червяком:

При этом режущие кромки шевера срезают тонкую стружку с по­ верхности обрабатываемых зубьев колеса.

После каждого хода стола зубчатое колесо перемещается в верти­ кальном направлении вниз; таким образом, осуществляется вертикаль­ ная подача в пределах 0,025—0,04 мм.

Шевингование обычно производят со смазочно-охлаждающей жид­ костью — сульфофрезолом или веретенным маслом. По причине вы­ сокой себестоимости инструмента, плохой вымываемости стружки из зубьев шевер-рейки, невозможности обработки бочкообразных зубь­ ев шевингование шевер-рейки не имеет широкого применения.

Шевингование зубьев производится до термической обработки за­ каливаемых зубчатых колес. Большинство зубчатых колес после ше­

вингования поступает в термическую обработку, которая несколько снижает достигнутую точность и шероховатость поверхности. Тем не менее при изготовлении точных зубчатых колес шевингование применя­ ют до термической обработки, с тем чтобы в максимальной степени ис­ ключить ошибки механической обработки.

Одним из основных преимуществ шевингования является возмож­ ность ограничиваться только нарезанием зубьев на зубофрезерных стан­ ках (с последующим шевингованием), не прибегая к чистовому наре­ занию на зубодолбежных станках.

На рис. 177, в показана схема шевингования червячной шестерни специальным червяком-шевером.

10. Новый метод отделки зубьев цилиндрических зубчатых колес

Одной из причин, препятствующих широкому внедрению процесса накатывания зубьев, является отсутствие надежного способа оконча­ тельной отделки зубьев, полученных путем накатывания.

Шевингование накатанных зубьев, более твердых и менее точных, чем полученных фрезерованием, не удавалось осуществить из-за низ­

Новый процесс отделки зубьев производится двумя режущими инст­ рументами 1 и 2 (рис. 178), представляющими собой подобие косозубых долбяков, имеющих режущую часть с боковым задним углом 2°. Каждый инструмент предназначен для обработки только одной стороны зуба. Зубья каждого долбяка сошлифованы на кругло­ шлифовальном станке по кривой 4 для образования последова­ тельных точек контакта режущих кромок с зубьями обрабатываемого зубчатого колеса. Отделка зубьев происходит следующим образом. Зубчатое колесо 3 из исходного положения А быстро подводится в по­ ложение Б к режущему инструменту. Затем включается подача и зуб­ чатое колесо перемещается в положение Б. После реверсирования вра­ щения инструмента и зубчатого колеса последнее из положения В

быстро подводится к инструменту в положение Б , снова включается подача и отделывается вторая сторона зубьев.

Точность по профилю, шагу и направлению зубьев соответствует точности, получаемой при обычном шевинговании.

Качество поверхности зубьев получается, как после обычного ше­ вингования, а производительность этого метода выше. Например,

Применяемый при этом методе режущий инструмент проще по кон­ струкции и значительно дешевле обычных шеверов; заточка инстру­ ментов выполняется на круглошлифовальном станке.

11. Шлифование зубьев зубчатых колес

Шлифование зубьев увеличивает точность незакаливаемых и в особенности закаливаемых зубчатых колес, которые деформируются

профилем; 2) методом обкатки.

водят шлифование кругом, профиль которого соответствует впадине зубьев, аналогично дисковой модульной фрезе. Круг заправляется осо­ бым копировальным механизмом при помощи трех алмазов (рис. 179, а).

Круг шлифует две стороны двух соседних зубьев. Для зубчатых колес с различными модулями и количеством зубьев надо иметь отдельные шаблоны для заправки круга алмазами. Такие станки применяются в массовом и крупносерийном, а иногда и в среднесерийном производстве.

При шлифовании зубьев по методу копирования в случае зубчатых колес с большим числом зубьев имеет место значительный износ шли­ фовального круга; если зубья шлифуются последовательно, то между первым и последним зубьями будет получаться наибольшая ошибка; для предотвращения этого рекомендуется повертывать зубчатое колесо не на один зуб, а на несколько; тогда влияние изнашивания шлифовального круга не будет давать большой ошибки между соседними зубьями. Достигаемая этим методом точность 0,010—0,015 мм.

Станки, работающие по методу копирования, получили довольно широкое распространение благодаря значительно большой произво­ дительности по сравнению со станками, работающими по методу обкат­ ки; однако эти станки дают меньшую точность.

Основное время при зубошлифовании методом копирования опре­

где 7, — длина хода стола в мм; I — число ходов; а — коэффициент, учитывающий время деления, т. е. поворота зубчатого колеса на зуб (а = 1,3 -г- 1,5); г — число зубьев зубчатого колеса; ост — скорость возвратно-поступательного движения стола в м/мин.

Длина хода стола Ь определяется по формуле

Ь — 10+ Щ + 10 [мм],

где /0 — длина шлифуемого зуба зубчатого колеса в мм, к — высота зуба зубчатого колеса в мм; Ь к — диаметр круга в мм.

Второй метод шлифования зубьев — м е т о д о б к а т к и — ме­ нее производителен, но дает большую точность (до 0,0025 мм); шлифо­ вание производится одним или двумя кругами.

Распространенный способ шлифования зубьев методом обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках с двумя тарельчатыми кругами, расположенными один по отношению к другому под углом 30 и 40° или образующими как бы профиль расчетного зуба, по которому и происходит обкатка зубчатого колеса (рис. 179, б). В процессе работы шлифуемое зубчатое колесо перемещается в направлении, перпендику­ лярном своей оси, одновременно поворачиваясь вокруг этой оси.

Помимо этого, шлифуемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступа­ тельное движение вдоль своей оси, что обеспечивает шлифование про­ филя зуба по всей его длине.

Для шлифования одно или набор из нескольких зубчатых колес закрепляется в оправке, которая крепится в центрах бабок, располо­ женных на столе станка; стол имеет возвратно-поступательное движе­ ние на величину, равную суммарной ширине зубчатых колес, увели­ ченной на вход и выход шлифовального круга. Автоматический пово­

рот зубчатого колеса на один зуб происходит после одно-, двукратного прохождения зубчатого колеса под шлифовальным кругом. Припуск на шлифование составляет 0,1—0,2 мм на толщину зуба и снимается за два прохода или более.

Тарельчатые круги шлифуют зубья узкой полоской в 2—3 мм, поэ­ тому давление и нагрев незначительны, что повышает точность шлифо­ вания. Для предотвращения погрешностей, связанных с изнашиванием шлифовальных кругов, станки снабжаются специальными приспособ­ лениями для автоматической регулировки их.

Основное время при зубошлифовании на станках, работающих ме­ тодом обкатки двумя тарельчатыми кругами, определяется по формуле

где Ь — длина хода стола в мм; I — число ходов; п0 — число обкатов в минуту; 5пр — продольная подача на один обкат в мм; т — время на переключение и деление в мин; г3 — число зубьев зубчатого колеса.

Длина хода стола У. определяется по формуле

Ь = 1о4" 2 [Ук (Пк— к) -(-51 [мм],

где /0 — длина шлифуемых зубьев в мм; к — высота зуба в мм; П к — диаметр круга в мм.

При шлифовании зубьев нескольких зубчатых колес одновременно

ющие изнашивание кругов в процессе шлифования и в процессе правки их алмазом.

Такие устройства обеспечивают постоянство положения рабочей кромки круга при его износе. Постоянство положения рабочей кромки круга обеспечивается автоматическим перемещением шпинделя вместе с кругом вдоль оси на величину износа от шлифования и правки.

Шлифование зубьев двумя тарельчатыми кругами без продольной подачи осуществляется на специальных шлифовальных станках, на ко­ торых установлены тарельчатые круги большого диаметра (700—800 мм), шлифующие зуб по всей длине без возвратно-поступательного движе­ ния зубчатого колеса вдоль своей оси. При таком шлифовании основа­ ние впадины зуба колеса образуется не по прямой, а по дуге окруж­ ности с радиусом, равным радиусу шлифовального круга. На таких станках рекомендуется шлифовать узкие зубчатые колеса, т. е. имею­ щие зубья небольшой длины. Отсутствие продольной подачи, а следо­

вательно, и потери времени на врезание кругов значительно повыша­ ют производительность этого метода по сравнению с предыдущим.

Применяется также шлифование зубьев методом обкатки одним дис­ ковым кругом, представляющим как бы зуб рейки (рис. 180, а). Шлифу­ емое зубчатое колесо имеет обкаточное движение и продольную пода­ чу вдоль зуба. После обработки одного зуба зубчатое колесо повора­ чивается для обработки следующего зуба.

Рис. 180. Зубошлифование цилиндрического зубчатого колеса:

Шлифование зубьев таким методом обычно происходит за два оборота зубчатого колеса. Окончательное шлифование производят при вто­ ром обороте с уменьшенной продольной подачей круга. Между пред­ варительным и окончательным шлифованием круг автоматически пра­ вится. Простая форма круга и наличие движения обкатки позволяют получать довольно точные зубчатые колеса, но производительность такого зубошлифования невысока.

Основное время зубошлифования одним кругом методом обкатки определяется по формуле (193'), умноженной на 2, ввиду того что в данном случае работает один круг:

(194)

Более прогрессивным методом является шлифование зубьев мето­ дом обкатки на станках с двумя дисковыми абразивными кругами, расположенными параллельно (рис. 180, б); производительность этих станков значительно выше, чем станков с одним таким же кругом.

Получает также распространение производительный метод шлифо­ вания прямых и криволинейных зубьев цилиндрических зубчатых колес модулем до 7 мм и диаметром до 700 мм абразивным кругом, заправленным в виде червяка (рис. 180, в).

Этим методом, осуществляемым на специальных станках, можно также прорезать зубья с модулем до 1 мм абразивным червячным кру­ гом в сплошном металле. Правят червячный круг последовательно черновым и чистовым дисковыми многониточными накатниками.

Рис. 181. Зубошлифование конического зубчатого колеса:

а —с прямым зубом, б —с криволинейным зубом

Шлифование прямых зубьев конических зубчатых колес по методу обкатки двумя дисковыми абразивными кругами производится на новых станках, сконструированных на базе зубострогальных (рис. 181, а).

Криволинейные зубья конических зубчатых колес шлифуются ча­ шечным абразивным кругом (рис. 181, б). Сечение боковой стороны круга должно иметь профиль зуба рейки. Чашечный круг, вращаясь со скоростью 20—30 м/сек, обкатывает рабочую поверхность профиля шлифуемого зуба.

Зубошлифовальные станки снабжаются устройствами для подачи охлаждающей жидкости обычным способом или через шлифовальный круг, что предохраняет зубья шлифуемых колес от отпуска в процессе шлифования.

Для окончательной отделки поверхности прямых, косых и криво­ линейных зубьев цилиндрических зубчатых колес начинают применять хонингование. Хон изготовляют в виде геликоидального зубчатого колеса из пластмассы, пропитанной мелкозернистым абразивом.

Хонингуемое зубчатое колесо, находясь в зацеплении с хоном (без зазора), совершает реверсируемое вращение (попеременно в обе сторо­ ны) и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.

Хонингование всех зубьев зубчатых колес модулем 2—3 мм, с чис­ лом зубьев 30—40 производится за 30—40 сек при обильном охлаждении керосином.

Припуск под хонингование составляет 0,02—0,05 мм на сторону зуба. Станки для хонингования зубьев зубчатых колес во многом ана­ логичны станкам для шевингования без устройства для радиальной подачи.

12. Притирка зубьев зубчатых колес и рекомендации по выбору способов чистовой отделки зубьев зубчатых колес

П р и т и р к а (ляппинг-процесс) широко применяется для чисто­ вой, окончательной отделки зубьев после их термической обработки вместо шлифования, которое является операцией сравнительно мало­ производительной. Притирка получила большое распространение в тех отраслях машиностроения, где требуется изготовление точных зуб­ чатых колес (автомобилестроение и др.). Процесс притирки заключает­ ся в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, приводимыми во вращение и сма­ зываемыми пастой, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Помимо этого обрабатываемое зубчатое колесо и притиры име­ ют в осевом направлении возвратно-поступательное движение друг относительно друга: такое движение ускоряет процесс обработки и по­ вышает ее точность. Большей частью движение в осевом направлении придается притираемому зубчатому колесу.

Рис. 182. Схемы притирки зубьев цилиндрических зубчатых колес

а — с параллельными осями притирок, б — со скрещивающимися осями притирок

Притирочные станки изготовляются с параллельными (рис. 182, а) и со скрещивающимися (рис. 182, б) осями притиров. Наибольшее рас­ пространение получили притирочные станки, работающие со скрещи­ вающимися осями притиров, устанавливаемых под разными углами; один притир часто устанавливается параллельно оси обрабатываемого зубчатого колеса. При таком расположении притиров зубчатое коле­ со работает, как в винтовой передаче, и путем дополнительного осевого перемещения притираемого зубчатого колеса притирка происходит равномерно по всей боковой поверхности зуба. Притираемое зубчатое колесо получает вращение попеременно в обе стороны для равномер­ ной притирки обеих сторон зуба, а необходимое давление на боковой поверхности зубьев во время притирки создается гидравлическими тормозами, действующими на шпиндели притиров.

является главным образом погрешностью центрирования заготовки на зуборезном станке или биения планшайбы или шпинделя станка.

Неточность шага по начальной окружности может быть следствием низкого качества зуборезного инструмента, а также погрешностей де­ лительного механизма станка.

Неточность профиля зуба может зависеть от станка, инструмента и установки зубчатого колеса на столе станка.

Равномерность шага зубьев цилиндрических зубчатых колес про­ веряют предельной или индикаторной скобой или микрометром, ко­ торыми измеряют расстояние между двумя параллельными плоскостя­ ми, касательными к эвольвентным поверхностям зубьев. На осноЕании данных измерения указанного расстояния путем расчета можно опре­ делить толщину зуба. Индикаторная скоба дает возмсжность точно оп­ ределять конусность и спиральность зубьев, в то время как предель­ ными скобами это невозможно выявить.

Шаг зубьев в направлении линии зацепления часто измеряют с по­ мощью шагомера. Шагомером проверяется расстояние между боковыми сторонами соседних зубьев; расстояние между наконечниками шаго­ мера устанавливается по эталону.

Толщину зуба по начальной окружности измеряют штангензубомером, который является универсальным инструментом, но дает срав­ нительно невысокую точность. Вертикальный движок его устанавли­ вается на определенном расстоянии, немного превышающем высоту головки зуба; эта величина определяется по табличным данным; после этого горизонтальным движком измеряют толщину зуба по начальной окружности. Более точный промер дает оптический зубомер (с точностью до 0,02 мм).

Профиль зуба проверяют прибором-эвольвентомером со специаль­ ным эталонным диском, который меняется для различных зубчатых колес.

Диаметр начальной окружности зубчатого колеса можно проверить при помощи роликов точного диаметра; число роликов равно 2 или 3 в зависимости от числа зубьев — четного или нечетного.

Комплексная проверка зубчатых колес заключается в проверке правильности зацепления; производится она на приборах, на которых проверяется зацепление с эталонным зубчатым колесом или зацепле­ ние парных, т. е. работающих вместе, зубчатых колес.

Принцип устройства таких приборов заключается в том, что инди­ катор или самопишущий прибор регистрирует сдвиг проверяемого зуб­ чатого колеса в направлении, перпендикулярном его оси, когда оно находится в неправильном зацеплении с эталоном или парным зуб­ чатым колесом.

Правильность зацепления часто проверяют по отпечатку при об­ катке с эталонным зубчатым колесом. На поверхность зубьев эталонного зубчатого колеса наносят тонкий слой краски и проворачивают его вместе с проверяемым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с эталонным колесом. Полученные отпечатки указывают поверхность контакта зубьев, и их сравнивают с формой отпечатка, который задан техническими условиями.

Шпоночные канавки в отверстиях втулок зубчатых колес, шкивов

и других деталей, надевающихся на вал со шпонкой, обрабатываются

виндивидуальном и мелкосерийном производствах на долбежных стан­ ках, в крупносерийном и массовом—на протяжных станках. На рис.

2.Обработка шлицевых поверхностей

Вшлицевых соединениях сопряженные детали центрируются тремя способами:

1)центрированием втулки (или зубчатого колеса) по наружному

диаметру шлицевых выступов вала; 2) центрированием втулки (или зубчатого колеса) по внутреннему

диаметру шлицев вала (т. е. по дну впадин); 3) центрированием втулки (или зубчатого колеса) по боковым сто­

ронам шлицев.

Форма шлицев бывает прямоугольная, эвольвентная и треуголь­ ная.

Шлицевые соединения широко применяются в машиностроении (станкостроении, автомобиле- и тракторостроении и других отраслях) для неподвижных и подвижных посадок.

Технологический процесс изготовления шлицев валов зависит от того, какой принят способ центрирования вала и втулки. Наиболее ггочным является способ центрирования по внутреннему диаметру шли­ цев вала; он применяется, например, в станкостроительной и реже в Автомобильной промышленности. Центрирование по наружному диа­ метру шлицевых выступов вала встречается довольно часто, этот спо­

На рис. 185, а показано фрезерование одной канавки шлицев дис­ ковой фасонной фрезой. Основное время при этом определяется по формуле

(200)

где /0 — длина нарезаемых шлицев в мм; /вр — величина врезания;

4 Р= У ГЙ(0Ф- А ) +(1-5-2),

4 — величина перебега; / = 2 ч- 5 мм; I — число шлицев; к — вы­ сота шлица, фрезеруемого в данном проходе, в мм; Пф —диаметр фрезы в мм; 5м. пр = 5ггп — продольная минутная подача; зг — подача на зуб фрезы в мм; г — число зубьев фрезы; п — число оборотов фре­ зы в минуту.

Фрезеровать шлицы можно способом, изображенным на рис. 185, б, позволяющим применять более дешевые фрезы, чем дисковые.

Более производительным способом является одновременное фрезе­ рование двух шлицевых канавок двумя дисковыми фрезами специаль­ ного профиля (рис. 185, в).

Чистовое фрезерование шлицев дисковыми фрезами производится только в случае отсутствия специального станка или инструмента, так как оно не дает достаточной точности по шагу и ширине шлицев.

Более точное фрезерование шлицев производится методом обкатки при помощи шлицевой червячной фрезы (рис. 185, г). Фреза помимо вращательного движения имеет продольное перемещение вдоль оси нарезаемого вала. Этот способ является наиболее точным и наиболее производительным.

Определение основного времени в этом случае производится по формуле

(200')

где /0 — длина нарезаемых шлицев в мм; 1вр — величина врезания в мм;

4 Р = ( 4 1 -5- Ь2) У к(Р Ф— к) [мм];

к — высота шлица в мм; й ф — диаметр червячной фрезы в мм; 1„ — величина перебега, равная 2—5 мм; г — число нарезаемых шлицев; * — число ходов (обычно / == 1; 50 — подача фрезы в мм на один обо­ рот нарезаемого вала; п — число оборотов фрезы в минуту; ^ —число заходов червячной фрезы.

При центрировании втулки (или зубчатого колеса) по внутреннему диаметру шлицев вала как червячная, так и дисковая фреза должна иметь «усики», вырезающие канавки в основания шлица, чтобы не бы­ ло заедания во внутренних углах; эти канавки необходимы также при шлифовании по боковым сторонам и внутреннему диаметру.

При центрировании шлицевых валов по наружному диаметру шли­ фуют только наружную цилиндрическую поверхность вала на обыч­ ных круглошлифовальных станках; шлифование впадины (т. е. по внутреннему диаметру шлицев вала) и боковых сторон шлицев не при­ меняется.

При центрировании шлицевых валов по внутреннему диаметру шлицев фрезерование последних дает точность обработки по внутрен­ нему диаметру до 0,05—0,06 мм, что не всегда является достаточным для точной посадки.

Если шлицевые валы после чернового фрезерования прошли терми­ ческую обработку в виде улучшения или закалки, то после этого они

вального круга после каждого хода стола вал поворачивается и, таким образом, шлифовальный круг обрабатывает впадины постепенно одну за другой. Обычно вал поворачивается автоматически после каждого двойного хода стола станка. Но такой способ шлифования менее про­ изводителен, чем первый.

Для объединения двух операций шлифования в одну применяются станки, на которых шлицы шлифуют одновременно тремя кругами;

детали 3 свободно вращающиеся ролики 2, вдавливаясь в поверхность вала, образуют на ней шлицы соответствующей профилю ролика фор­ мы. Все шлицы накатываются одновременно, без вращения детали.

На специальных станках для накатывания шлицев (рис. 189) на­ катная головка 1 размещается на салазках, для которых направляю­ щими служат валы 2 и 5, соединяющие две массивные стойки. Салаз­ ки перемещаются приводом от гидроцилиндра, расположенного в зад­ ней стойке. В передней стойке находится гидравлический зажимной патрон 4, в котором закрепляется обрабатываемая деталь 3. Каждый ролик независимо регулируется на требуемую высоту. Головка как са­ мостоятельный узел снимается со станка, не нарушая расположения роликов. На смену роликов затрачивается 5—10 мин, на наладку стан­ ка — около 30 мин.

На таких станках наибольшее число накатываемых шлицев дохо­ дит до 18, наименьшее составляет 6—8 (на валах диаметром 16 мм). Продольная подача до 15 мм/сек. Получаемая точность шлицев по шагу 0,04 мм, непрямолинейность не превышает 0,04 мм на 100 мм длины.

Основное время при накатывании шлицев определяется по фор­ муле

где Г — длина накатываемых шлицев в мм; I — величина перебега ролика в мм; 5М— минутная подача при накатывании в мм.

Процесс накатывания весьма производителен, так как все шлицы накатываются одновременно, при малой затрате времени, с достаточно высокой точностью.

Протягивание и строгание шлицев

Одним из методов изготовления шлицев на поверхности валов или подобных деталей является протягивание их на горизонтально-протяж­ ных станках с применением специального приспособления.

Для протягивания сквозных шлицев применяется специальная протяжка с ножами, профиль режущей части которых сответствует форме шлица. Каждый шлиц протягивается поочередно с помощью делительного устройства.

При протягивании несквозных шлицев используется блочная про­ тяжка, в которой режущие зубья имеют независимое взаимное пере­ мещение в радиальном направлении.

На рис. 190 представлена конструкция блочной протяжки для протягивания несквозных шлицев на горизонтально-протяжном станке

спомощью специального приспособления.