1.3.5 Способи обробки зубчастих коліс

 

У сучасних машинах використовують зубчасті передачі, які дозволяють передавати крутний момент як між паралельними валами, так і валами, розміщеними під певним кутом. Найбільш поширені їх види показані на рисунку1.59 [4].

 

 

Рисунок 1.59 – Найбільш поширені види зубчастих передач:

а) циліндрична; б) конічна; в) черв’ячна

 

Для циліндричних зубчастих коліс ГОСТ 1643-81 встановлює 12 ступенів точності (з 1-го до 12-го у порядку зменшення). Для кожної з них встановлені норми точності за показниками кінетичної точності, плавності роботи, контакту зубців, а також шість видів сполучень у порядку зменшення гарантованого бокового зазору (A, B, C, D, E, H).

У загальному машинобудуванні та верстатобудуванні найбільш поширені зубчасті колеса 6-8-го ступенів точності.

Обробку зубців зубчастих коліс виконують як на верстатах фрезерної групи (в умовах одиничного та дрібносерійного виробництв), так і на спеціальних зубообробних верстатах.

При обробці використовують як лезову обробку, так і абразивну. Деякі з цих способів наведені на рисунку 1.60.

При обробці зубчастих коліс використовують два принципово різних методи – копіювання та обкочування.

Ці методи характеризуються різною точністю та продуктивністю обробки.

 

                                                  Способи обробки зубців коліс

 

 

                     Лезова обробка                                      Абразивна обробка

 

                      Фрезерування                                        Шліфування

           

                     Довбання                                                 Притирання

 

                     Шевінгування              

 

 

 

 

Перший метод передбачає обробку інструментом, що має профіль западини зубчастого колеса з наступним поворотом заготовки на певний кут залежно від кількості зубців.

Цей метод використовують у ремонтному виробництві за відсутності спеціального обладнання, при виготовленні зубчастих коліс великого розміру, а також для попереднього нарізання зубців для подальшої точної обробки.

Другий метод при своїй реалізації моделює роботу зубчастої пари. При цьому у цій парі один елемент виступає у ролі різального інструмента, а другий є заготовкою.

 

Фрезерування зубців

 

Фрезерування зубців зубчастих коліс може виконуватися як методом копіювання, так і методом обкочування.

Метод копіювання може бути реалізований дисковими та пальцевими модульними фрезами (див. рисунок 1.61).

Він дозволяє виготовлення циліндричних, шевронних, а також конічних зубчастих коліс.

Дискові модульні фрези випускають комплектами з кількістю 8, 15 або 26 штук. Набір з 8 фрез використовують для коліс з модулем до 9 мм. Кожна фреза здатна забезпечити необхідну точність під час обробки коліс з певною кількістю зубців. Наприклад, фреза №1 з набору із 8 фрез призначена для обробки коліс із кількістю зубців від 35 до 54.

Швидкість різання забезпечується обертанням фрези і знаходиться у межах 25-40 м/хв. Кількість робочих ходів залежить від модуля колеса (при m <6 мм – за один робочий хід, при m = 6-12 мм - за два, а при m>12 - за три).

Пальцеві фрези доцільно використовувати для коліс з модулем 10-50 мм, а також при нарізанні шевронних коліс без канавки.

Нарізання модульними фрезами передбачає використання ділильних головок або столів для встановлення заготовок.

Спосіб забезпечує нарізання коліс 9-10-го ступенів точності при шорсткості поверхні Ra (6,3-12,5) мкм [5].

Метод обкочування реалізується за допомогою черв’ячних фрез на зубофрезерних верстатах (див. рисунок 1.62а).

Швидкість різання Vм/хв забезпечується обертанням фрези. Крім цього, рух верстата забезпечує обертання заготовки - Sкр, а також переміщення фрези Sв уздовж осі заготовки.

Для цього виконують налагодження певних гітар верстата (швидкості, подачі, ділення, обкочування тощо).

 

Залежно від напрямку гвинтових канавок фрези (правий чи лівий), а також виду колеса, що нарізають (прямозубе, косозубе, праве чи ліве), фрезу встановлюють під певним кутом λ стосовно осі заготовки (рисунок 1.62б). Цей кут визначають за формулою

 

λ = β ± ω,

 

де β – кут нахилу зубців колеса, що нарізають, град;

           ω – кут підйому витків черв’ячної фрези, град.

Знак “плюс” беруть, якщо ці кути різноіменні, а знак “мінус”, якщо ці кути одноіменні.

Модульні черв’ячні фрези виготовляють як із швидкорізальної сталі, так і оснащеними пластинками з твердих сплавів.

Зубофрезерування забезпечує досягнення 8-10-го ступенів точності коліс із шорсткістю поверхні Ra (3,2-6,3) мкм [5].

Зубодовбання

 

Зубодовбання – нарізання зубчастих коліс довбачами виконують на зубодовбальних верстатах методом обкочування.

Довбач 1 обертається навколо своєї осі та здійснює зворотно-поступальний рух уздовж осі заготовки 2. Заготовка, у свою чергу, теж обертається (див. рисунок 1.63).

Цей спосіб дозволяє обробляти зубці як прямозубих, так і косозубих коліс для зовнішнього та внутрішнього зачеплення, а також малий зубчастий вінець у блочних коліс.

Точність зубодовбання дещо вища, ніж при зубофрезеруванні, і може забезпечити досягнення 6-7-го ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,6-3,2) мкм [5].

 

Колеса з модулем до 2,5 мм обробляють за один оберт заготовки, а з більшим модулем - за декілька її обертів.

Довбання зубців коліс використовують у середньосерійному та більш значних за об’ємами випуску типах виробництв.

У масовому виробництві для попередньої обробки зубців знаходить використання довбання методом копіювання спеціальними багаторізцевими головками, оснащеними різцями за кількістю, що відповідає кількості зубців колеса.

Шевінгування

 

Шевінгування – спосіб чистової обробки зубчастих коліс, які не підлягають термічній обробці.

Шевінгування виконують на спеціальних шевінгувальних верстатах. Різальним інструментом для цього способу обробки є шевер, який являє собою зубчасте колесо з прорізаними з обох боків зубців канавками (див. рисунок 1.64а).

Ці канавки створюють різальні кромки, які при роботі знімають з поверхонь зуба заготовки тонку стружку.

Для цього заготовку та шевер встановлюють під певним кутом та забезпечують їм взаємне обертання та переміщення вздовж осі (див. рисунок 1.64б).

 

Швидкість різання V (100-120) м/хв забезпечується обертанням шевера. Поступальне їх відносне переміщення – подача S знаходиться у межах (0,14-0,3) мм/об заготовки.

Шевінгування забезпечує досягнення 6-7-го ступенів точності колеса із шорсткістю поверхні Ra (0,63-1,25) мкм [5].

 

Шліфування

 

Шліфування виконують на зубошліфувальних верстатах як методом копіювання, так і обкочування (див. рисунок 1.65).

Цей спосіб обробки забезпечує 5-6-й ступені точності при шорсткості поверхні зубців Ra (0,32-1,25) мкм [5].

При методі копіювання (див. рисунок 1.65а) використовують профільний круг, яким обробляють одну западину за декілька

робочих ходів круга уздовж поверхні зуба. Після цього заготовку повертають у позицію для обробки наступного зуба.

Для підвищення точності заготовку іноді провертають не на один, а на декілька зубців.

а) методом копіювання; б, в) методом обкочування

 

При шліфуванні методом обкочування використовують тарілчасті круги (див. рисунок 1.65б), а також абразивні круги типу черв’яків (див. рисунок 1.65в).

Для періодичної правки кругів верстати мають спеціальні пристрої.

 

Притирання

 

Притирання зубчастих коліс знаходить широке використання у великосерійному та масовому виробництвах при виготовленні термічно оброблених коліс відповідальних передач.

Цей спосіб полягає у тому, що колесо, яке підлягає обробці, обертається у зачепленні з іншим колесом –притиром.

Вимоги до матеріалу та підготовки до роботи (шаржування) колеса-притира такі самі, як і для притирів для інших поверхонь. Притирання одного колеса займає у середньому 2-4 хвилини.

При цьому забезпечуються 5-6-й ступені точності при шорсткості поверхні зубців Ra (0,1-0,5) мкм [5].