Базирование зубчатых колес при механической обработке

Задачей базирования является обеспечение соосности делительной окружности колеса и посадочных поверхностей (центрального отверстия колеса или шеек вала-шестерни). От этого зависят такие параметры точности зубчатых колес и передачи, как колебание межосевого расстояния, боковой зазор и радиальное биение зубчатого венца.

Базовыми поверхностями зубчатых колес на большинстве операций при механической обработке (токарных, зубонарезных, зубоотделочных) являются торцевые поверхности и посадочное (центральное) отверстие, которое может быть гладким с пазом под шпонку, шлицевым или профильным с равноосным контуром (РК) (рис. 2.86). Эти поверхности обрабатываются точно в первую очередь.

Усталостная прочность валов с профильным контуром в пять раз выше прочности шлицевых и шпоночных соединений за счет снижения концентрации напряжений, в то время как затраты на изготовление уменьшаются в два раза.

Базовыми поверхностями зубчатых колес типа валов являются центровые отверстия. Обработка этих деталей начинается с фрезерования торцов и свер­ления центровых отверстий.

Структура технологического процесса при обработке цилиндрических зубчатых колес

Технология изготовления зубчатых колес зависит от следующих факторов: программы выпуска, конструкции, размеров, метода получения заготовок, материала, точности и термической обработки. Основными факторами являются точность и конструкция зубчатых колес.

Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес включает изготовление штамповок или поковок, токарную обработку наружных поверхностей и торцов; обработку центрального отверстия, зубонарезание, термиче­скую обработку, отделочные и доводочные операции базовых и зубчатых поверхностей. Особенностью технологического процесса изготовления зубчатых колес - валов является наличие операций по обработке зубьев, а в остальном он тот же, что и при изготовлении ступенчатых валов.

Токарная обработка

В мелкосерийном производствезубчатые колеса до нарезания зубьев обрабатываются на универсальных токарно-винторезных и токарно-револьверных станках. Схема технологической наладки для обработки зубчатого колеса на токарно-револьверном станке представлена на рис. 2.87. При обработке деталь зажимают в трехкулачковом самоцентрирующем патроне. В позиции 1 револьверной головки двумя резцами обтачивают наружную поверхность заготовки. Одновременно одним резцом растачивают внутреннюю поверхность, другим резцом снимают внутреннюю фаску. После отвода револьверного суппорта, двумя резцами Б с поперечного суппорта подрезают торцы. В позиции 2 револьверной головки широкими пластинами подрезают внутреннюю торцовую поверхность. Резцом А поперечного суппорта снимают фаску на наружной поверхности. В позиции 3 револьверной головки растачивают начерно центральное отверстие. В позиции 4 с помощью специального приспособления прорезают внутреннюю канавку. В позициях 5 и 6 револьверной головки цен­тральное отверстие развертывают начерно и начисто.

В крупносерийном производствезубчатые колеса обрабатывают на токарных и токарно-револьверных станках с ЧПУ моделей 16К20ФЗ, 16КЗОФ305, 16К20Т1, 1В340ФЗ, 1Е365ПФЗ и пр. Общий вид токарного станка с ЧПУ показан на рис. 2.88. Станок имеет следующие основные узлы: 1 - привод; 2 - передняя шпиндельная бабка; 3 и 7 - верхний и нижний суппорт; 4 и 6 - револьверные головки; 5 - задняя бабка; 8 - станина с направляющими. Для повышения производительности применяются двухшпиндельные токарные станки с ЧПУ, у которых вместо задней бабки установлена шпиндельная бабка с приводом рис.2.89. Это дает возможность одновременно обрабатывать зубчатое колес с двух сторон.

Еще большая производительность обеспечивается применением токарных многорезцовых полуавтоматов (ТМП) моделей 1А720, 1А730 и пр. Схема наладки для обработки блока зубчатых колес на одношпиндельном ТМП представлена на рис.2.90. В данном случае обработка в центрах на оправке цилиндрических поверхностей производится с переднего продольного суппорта, а обработка торцев, канавок и большинства фасок с заднего поперечного суппорта.

В массовом производствеприменяют многошпиндельные токарные полуавтоматы моделей 1К282, 1283, 1Б284, 1А286-6 и пр. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки на станке модели 1А286-6 составляет 630 мм. Схема наладки для обработки зубчатого колеса показана на рис. 2.91. Станок имеет поворотный стол, в центре которого расположена 6-ти или 8-мигранная колонна. На гранях колонны установлены суппорта трех типов: продольного, поперечного и продольно-поперечного точения. Последний суппорт имеет салазки для продольного и поперечного перемещения резцов. Напротив каждой грани колонны размещены вращающиеся шпиндели с патронами для закрепления заготовок. Согласно рис. 2.91 обработка на станке ведется по следующей схеме.

На позиции I производится установка заготовки. В этой же позиции со станка снимается готовая деталь. На позициях II - IV заготовка обрабатывается с одной стороны. На позиции V заготовка переустанавливается и обрабатывается с другой стороны. Для точной обработки отверстия на позиции VI применяют плавающую развертку. На позициях VII и VIII для сверления и зенкерования восьми отверстий используют специальные многошпиндельные головки.

Токарную обработку крупных цилиндрических колес диаметром свыше 500 мм для тяжелом машиностроения выполняют на токарно-карусельных станках (ТКС). Колеса 8 степени точности и менее точные обрабатываются на ТКС окончательно. Колеса 7 степени точности и более точные обрабатываются на ТКС с припуском для окончательной обработки после сборки с валом. Диа­метр заготовок, обрабатываемых на ТКС, достигает 20 м. По своей компоновке ТКС делятся на одностоечные (моделей 1508, 1510, 1512 и пр.) и двухстоечные (моделей 1520, 1525, 1540 и пр.). Широко применяются ТКС с ЧПУ моделей 1512ФЗ, 1516ФЗ, 1525ФЗ и пр. При чистовой обработке на ТКС достигается точность по 7-8 квалитетам и шероховатостью поверхности 3,2-6,3 мкм.