Файл: А. Г. Ткачев, И. Н. Шубин типовые технологические процессы изготовления деталей машин.pdf

Нарезание зубчатых колес методом обкатки. При методе обкатки заготовка и инструмент воспроизводят движение пары сопряженных элементов зубчатой или червячной передачи. Для этого либо инструменту придается форма детали, ко- торая могла бы работать в зацеплении с нарезаемым колесом (зубчатое колесо, зубчатая рейка, червяк), либо инструмент выполняют таким образом, чтобы его режущие кромки описывали в пространстве поверхность профиля зубьев некоторого зубчатого колеса или зубчатой рейки, которые называют соответственно производящим колесом или производящей рейкой.
В процессе взаимного обкатывания заготовки и инструмента режущие кромки инструмента, постепенно удаляя материал из нарезаемой впадины заготовки, образуют на ней зубья.
Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес методом обкатки производится с помощью следующих инструмен- тов: червячных фрез (зубофрезерование); дисковых долбяков (зубодолбление) и долбяков в виде гребенок-реек (зубострога- ние).
Зубонарезание червячными фрезами. Для нарезания зубьев этим методом требуются универсальные зубофрезерные станки и специальный режущий инструмент – червячные фрезы. Станки выпускают с вертикальной или горизонтальной осями вращения фрезы. Метод является высокопроизводительным.
Фрезу на станке устанавливают таким образом, чтобы ее ось была повернута под углом β подъема винтовой линии вит- ков фрезы (рис. 58).
Червячная фреза, кроме вращения, совершает поступательное движение подачи вдоль образующей цилиндра нарезае- мого колеса, в результате чего колесо обрабатывается по всей его ширине.
Рис. 58 Схема фрезерования зубьев червячной фрезой
В зависимости от модуля устанавливают число рабочих ходов фрезы: для т = 2…2,5 мм – один рабочий ход, для т >
2,5 мм – два рабочих хода и более.
Повышения производительности при зубофрезеровании достигают путем увеличения диаметра фрезы (повышается стойкость инструмента), жесткости ее установки, использования специальных инструментальных материалов, в том числе твердосплавных, композиционных, применения многозаходных червячных фрез и увеличения числа одновременно нарезае- мых колес.
Зубодолбление. Режущим инструментом является долбяк, представляющий собой зубчатое колесо с эвольвентным профилем зубьев. В процессе нарезания долбяк и нарезаемое зубчатое колесо находятся в относительном движении зацепле- ния (без зазора), т.е. их окружные скорости на начальных окружностях равны, а частота вращения и число зубьев связаны передаточным отношением i = n
и
/n
з
= z
з
/z
и
, где n
и
, n
з
– соответственно частота вращения инструмента и заготовки колеса; z
з
, z
и
– соответственно число зубьев заготовки колеса и инструмента.
Нарезание зубьев долблением осуществляется на зубодолбежных станках.
Обработка за один рабочий ход применяется для зубчатых колес с т = 1...2 мм; с 2 < т < 4 – за два рабочих хода; с т >
4 мм – за три рабочих хода.
Кроме отмеченных обстоятельств, зубодолбление является единственным методом для нарезания колес с внутренним зацеплением (при средних и малых диаметрах), а также при обработке зубчатых венцов в блочных шестернях.
Зубострогание. Этот метод основан на зацеплении колеса и рейки, воспроизводимом инструментом – гребенкой. Обра- ботка колес осуществляется на станках двух типов: с вертикальной и горизонтальной осью заготовки. Станки последнего типа применяют также для обработки колес с неразрывным шевронным зубом.
У зубострогания производительность меньше, чем у зубофрезерования червячной фрезой и зубодолбления.
Накатывание зубчатых поверхностей имеет большие преимущества перед способами обработки резанием: повышает производительность в 5 – 30 раз; увеличивает износостойкость и прочность зубьев; значительно уменьшает отходы металла и др. Различают горячее и холодное накатывание. Горячее накатывание применяют для профилей с модулем больше 2 мм; холодное накатывание рекомендуется для мелкомодульных колес с модулем до 1,5...2 мм.

Рис. 59 Схема горячего накатывания зубьев колес:
1 – накатники; 2 – реборды; 3 – заготовка; 4 – переходная втулка; 5 – оправка
Может применяться и комбинированное накатывание для средних и крупных модулей (основная пластическая дефор- мация проводится в горячем состоянии, а окончательное профилирование – в холодном).
Горячее накатывание производится как с радиальной, так и с продольной подачей. Схема накатки с продольной подачей аналогична холодному накатыванию.
Схема накатывания с радиальным движением подачи показана на рис. 59.
Перед накатыванием заготовку нагревают до 1000...1200
°С за 20...30 с до накатывания, затем устанавливают на оправку специального станка и производят накатывание.
Шевингование – чистовая обработка зубьев незакаленных цилиндрических зубчатых колес (твердость обычно не более
НRС 40), осуществляемая инструментом – шевером (рис. 60, а).
Шевер имеет форму зубчатого колеса или зубчатой рейки. На поверхности зубьев шевера имеются канавки от головки до ножки.
Шевингование зубчатых колес заключается в срезании весьма тонких волосовидных стружек толщиной 0,05...0,01 мм острыми кромками канавок шевера во время движения обкатки обрабатываемого колеса и инструмента и возникающего при этом относительного скольжения профилей зацепляющихся зубьев (рис. 60, б).
Обычно в процессе шевингования точность зубчатых колес повышается на одну степень, реже – на две.
Шевинговальные станки выпускают с горизонтальной или вертикальной осью (для обработки колес большого диамет- ра).
а) б)
Рис. 60 Шевингование:
а – дисковый шевер; б – схема обработки зубьев колес дисковым шевером:
1 – дисковый шевер; 2 – заготовка; v ш
– скорость шевера; v д
– скорость заготовки; S
пр
– продольная подача (с реверсированием) стола;
S
в
– вертикальная подача стола
В настоящее время есть несколько методов шевингования: параллельное, диагональное, тангенциальное и врезное. Ше- вингуют зубчатые колеса, как наружного, так и внутреннего зацепления.
Шлифование зубьев зубчатых колес – наиболее надежный метод отделочной обработки, обеспечивающий высокую точность, как правило, закаленных зубчатых колес. Шлифование зубьев производят на различных зубошлифовальных стан- ках как методом копирования, так и методом обкатки.
На станках, работающих по методу копирования, шлифуют зубчатые колеса профилированными кругами (рис. 61). Ось заготовки в этих станках расположена горизонтально. Они предназначены главным образом для шлифования прямозубых колес.
Метод обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках, которые точны и универсальны в наладке, но произво- дительность которых сравнительно невелика и зависит от принципа работы и типа применяемых шлифовальных кругов.
При шлифовании зубьев этим методом (рис. 62) воспроизводится зубчатое зацепление пары рейка – зубчатое колесо.
Инструментом является воображаемая рейка, боковые стороны зуба которой образованы шлифовальными тарельчатыми

кругами 2. Шлифовальные круги получают вращательное движение, движение обкатки, заготовка 1 выполняет возвратно- поступательное движение.
Рис. 61 Схемы профильного шлифования зубьев:
а – профилирование зубьев; б – правка шлифовального круга
Движение обкатки складывается из двух движений: вращения заготовки вокруг своей оси А и поступательного движе- ния вдоль воображаемой рейки Б. В результате этих двух движений заготовка перекатывается без скольжения по вообра- жаемой рейке.
На практике существуют и другие методы шлифования цилиндрических зубчатых колес: дисковым кругом; двумя дис- ковыми кругами; червячным кругом и др.
Рис. 62 Схема шлифования зубьев методом обкатки:
1 – зубья колеса; 2 – шлифовальные круги
Хонингование применяют для чистовой отделки зубьев, как правило, закаленных цилиндрических колес внешнего и внутреннего зацеплений. Процесс осуществляется на зубохонинговальных станках с помощью зубчатого абразивного инст- румента – хона.
Зубчатые хоны представляют собой прямозубые или косозубые колеса, обычно состоящие из стальной ступицы и абра- зивного венца того же модуля, что и обрабатываемое колесо. Частота вращения хона 180...200 мин
-1
, скорость подачи стола
180...210 мм/мин. Время хонингования зубчатого колеса 30...60 с.
Хонингование позволяет уменьшить параметры шероховатости и тем самым повысить долговечность зубчатой переда- чи.
К отделочным методам относятся также: обкатка зубьев и прикатка (зацепление с эталонным колесом); притирка (ис- кусственное изнашивание рабочей поверхности зубьев притирами с применением абразивной пасты); приработка (притира- ние пары зубчатых колес без притира) и др.
5.2 Типовой маршрут изготовления зубчатых колес
Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности(рис. 63) следующие.
005 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.
Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получают литьем.
010 Токарная.
Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны начерно, точить наружную поверхность обода до кулачков па- трона начерно, расточить начерно на проход отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную поверхность ступицы начерно, точить фаски.

Технологическая база – наружная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепление в кулачках токар- ного патрона).
Оборудование: единичное производство – токарно-винторезный станок; мелко- и среднесерийное – токарно- револьверный, токарный с ЧПУ; крупносерийное и массовое – одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуав- томат (для заготовки из прутка – прутковый автомат).
Рис. 63 Цилиндрическое зубчатое колесо с односторонней ступицей
015 Токарная.
Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) начерно, точить наружную поверхность обода на оставшейся части начерно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.
Технологическая база – обработанные поверхности обода и большего торца (со стороны ступицы).
Оборудование – то же (см. операцию 010).
020 Протяжная (долбежная).
Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.
Технологическая база – отверстие и базовый торец колеса.
Оборудование – горизонтально-протяжной или долбежный станки.
Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо чистового растачивания на пре- дыдущей операции.
025 Токарная.
Точить базовый и противолежащие торцы, наружную поверхность венца начисто.
Технологическая база – поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку, осевое положение на оправке фиксируется путем применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывает- ся требованием обеспечения соосности поверхностей вращения колеса.
Оборудование – токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат.
030 Зубофрезерная.
Фрезеровать зубья начерно (обеспечивается 8-я степень точности).
Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец).
Оборудование – зубофрезерный полуавтомат.
035 Зубофрезерная.
Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-я степень точности).

040 Шевинговальная.
Шевинговальная операция повышает на единицу степень точности зубчатого колеса. Операции применяют для термо- обрабатываемых колес с целью уменьшения коробления зубьев, так как снимается поверхностный наклепанный слой после фрезерования.
Технологическая база – отверстие и базовый торец (реализуется оправкой).
Оборудование – зубошевинговальный станок.
045 Термическая.
Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить – согласно техническим требованиям. Нали- чие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.

050 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, противоле- жащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных эле- ментов используют калибровочные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съема металла и зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке.
Оборудование – внутришлифовальный станок.
При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца, противолежащего базовому (желательно за один установ на оправке).
Технологическая база – отверстие и базовый торец.
Оборудование – круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станки.
Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительной базы.
055 Плоскошлифовальная.
Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу).
Технологическая база – базовый торец.
Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.
060 Зубошлифовальная.
Шлифовать зубья.
Технологическая база – отверстие и базовый терец.
Оборудование – зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругами или ко- пированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо це- ментации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.
Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может обеспечить 6-ю сте- пень точности. При потере точности во время термообработки на одну степень конечная 7-я степень точности будет достиг- нута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при термообработке больше, чем на одну степень.
065 Контрольная.
Применяются варианты техпроцесса с однократным зубофрезерованием, но с двукратным зубошлифованием.
Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности колес на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колес шевингование является последней операцией; перед термообработкой шевингуют зубья в целях уменьшения деформации колеса в процессе термо- обработки и повышения степени на одну единицу.
6 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЫЧАГОВ
К деталям класса рычагов относятся собственно рычаги, тяги, серьги, вилки, балансиры, шатуны.
Рычаги являются звеньями системы машин, аппаратов, приборов, приспособлений. Совершая качательное или враща- тельное движение, рычаги передают необходимые силы и движения сопряженным деталям, заставляя их выполнять требуе- мые перемещения с надлежащей скоростью. В других случаях рычаги, например прихваты, остаются неподвижными и фик- сируют относительное положение сопряженных деталей.
Детали класса рычагов имеют два отверстия или больше, оси которых расположены параллельно или под прямым уг- лом. Тело рычагов представляет собой стержень, не обладающий достаточной жесткостью. В деталях этого класса, кроме основных отверстий, обрабатываются шпоночные или шлицевые пары, крепежные отверстия и прорези в головках. Стержни рычагов часто не обрабатывают.
Значительное разнообразие конструкций рычагов вызывает необходимость их классификации с целью сужения типовых технологических процессов. С этой целью рекомендуется следующая классификация:
1 Рычаги, у которых торцы втулок имеют общую плоскость или их торцы лежат в одной плоскости.
2 Рычаги, у которых торцы втулок лежат в разных плоскостях.
3 Рычаги, у которых имеется длинная втулка с отверстием и значительно более короткие втулки.
Технологические задачи
Точности размеров. Отверстия – основные и вспомогательные базы, поверхностями которых рычаги и вилки сопряга- ются с валиками, проектируют у рычагов и шарнирных вилок по Н7...Н9, а у вилок переключения для уменьшения перекоса при осевом перемещении – по Н7...Н8. Точность расстояний между параллельными исполнительными поверхностями вилок переключения назначают по IТ10...IТ12. Расстояние между осями отверстий основных и вспомогательных баз рычагов должны соответствовать расчетным; допускаемые отклонения в зависимости от требуемой точности колеблются от ± 0,025 до + 0,1 мм.
Точность формы. В большинстве случаев особых требований к точности формы поверхностей не предъявляется, т.е. погрешность формы не должна превышать допуск на размер или, в зависимости от условий эксплуатации, погрешности формы не должны превышать от 40 до 60 % от поля допуска на соответствующий размер.
Точность взаимного расположения. Для хорошего прилегания поверхностей отверстий к сопряженным деталям оси по- верхностей отверстий – вспомогательных баз рычагов должны быть параллельны осям поверхностей отверстий – основных баз с допускаемыми отклонениями (0,05...0,3)/100 мм.