Обработка посадочного (центрального) отверстия
Это отверстие является технологической базой при обработке зубчатого колеса. Для передачи крутящего момента применяется шпоночное или шлицевое соединение. Поэтому посадочное отверстие имеет шпоночный паз или шлицевую поверхность. Точность отверстия и перпендикулярность его оси торцу ступицы у незакаленных колес обеспечивается чистовым точением, развертыванием, шлифованием или протягиванием.
Отверстие протягивают после сверления или зенкерования круглыми протяжками. Точность отверстия после протягивания соответствует 7-9 квалитету. Шероховатость составляет 0,32 - 2,5 мкм. Производительность при протягивании значительно выше, чем при шлифовании. Схема протягивания гладкого отверстия зубчатого колеса на шаровой опоре представлена на рис. 2.94. Применение шаровой опоры обеспечивает перпендикулярность оси отверстия торцу ступицы колеса.
У колес, подвергаемых закалке, отверстие шлифуют на внутри шлифовальном станке (рис. 2.95), а торец ступицы - на плоскошлифовальном станке (рис. 2.14).
Рис. 2.14 Схемы шлифования плоских поверхностей на станках с прямоугольным и круглым столом а, б – переферией круга; в, г – сегментными кругами
Для повышения точности шлифование отверстия и торца рекомендуется выполнять с одного установа. При этом колесо закрепляют в специальном патроне (рис. 2.96). Шлифование отверстия производят кругом 1, а шлифование торца - кругом 2, установленным на шпинделе дополнительной шлифовальной бабки. Базирование колеса осуществляют роликами по боковой поверхности зубьев, что обеспечивает соосность центрального отверстия и делительной окружности.
Шпоночные канавки и шлицы в отверстиях зубчатых колес прорезают до закалки. В единичном и мелкосерийном производстве шпоночные канавки
Методы нарез. зубьев цил.зубч. колес. Накатывание зубьев.
Нарезание зубьев производится двумя методами: копирования и огибания (обкатки). При нарезании методом копирования профиль инструмента, в основном фрезы, имеет форму впадины. При нарезании методом обкатки имитируется процесс зубчатого зацепления. Инструментом является зубчатая рейка, червячная фреза или долбяк.
Метод копирования
Этот метод применяется в единичном производстве, а также для нарезания крупномодульных колес. Он обладает низкой производительностью и точностью (9 - 11 степень). Нарезание цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями производится модульными дисковыми или пальцевыми фрезами (рис. 2.92). Модульные фрезы изготавливаются набором из 8 или 15 штук для каждого модуля. Такое количество фрез в наборе необходимо потому, что для различного числа зубьев одного модуля размеры впадин между зубьями различны. Каждая фреза предназначена для определенного интервала числа зубьев. Обычно применяют набор 8 фрез, обработка которыми позволяет получать зубчатые колеса 9 степени точности. Для изготовления более точных колес применяется набор из 15 или 26 фрез.
Нарезание зубьев производится на универсально-фрезерных станках с помощью делительной головки (рис. 2.93). Делительная головка устанавливается на столе фрезерного станка. С ее помощью имеется возможность точно поворачивать зубчатое колесо на угол, соответствующий шагу зубьев.
Метод обкатки
Этот метод получил широкое применение, т.к. обеспечивает высокую точность и производительность. Нарезание зубьев производится червячными фрезами, долбяками и рейками (рис. 2.98). В процессе обработки воспроизводится зацепление зубчатой пары, в которой одной деталью является режущий инструмент, а другой нарезаемое зубчатое колесо.
Червячными фрезаминарезают прямые и косые зубья на зубофрезерных полуавтоматах моделей 5303ПТ, 5304В, 53А20 и пр. Наибольший диаметр заготовки обрабатываемым на этих станках изменяется в диапазоне 20 - 3200 мм, модуль — в пределах 1...35 мм. При нарезании косозубых колес фрезу устанавливают так, чтобы углы подъема винтовых линий зубьев фрезы и колеса совпадали. Фрезерование зубьев ведут с осевой или с радиальной подачей (рис. 2.99). В первом случае фрезу устанавливают сразу на полную высоту зубьев и она имеет одно движение подачи вдоль оси колеса. Во втором случае фреза работает сначала с радиальной подачей, а затем с осевой подачей. Нарезание зубьев с модулем до 5 мм производится за один рабочий ход. Зубья с большим модулем нарезают за два или три рабочих хода с промежуточными припусками. Точность зубофрезерования соответствует 7 — 8 степени точности зубчатых колес с шероховатостьют поверхности до 0,63 мкм.
Недостатком зубофрезерование является неравномерность износа зубьев фрезы, т.к. почти весь припуск удаляется первыми двумя-тремя зубьями. Для более равномерного износа зубьев кинематикой станка задают фрезе дополнительное перемещение вдоль ее оси или переустанавливают фрезу в осевом направлении после нарезания определенного числа зубчатых колес.
Долбякаминарезают прямые и косые зубья на зубодолбежных полуавтоматах моделей 5111, 5122, 5M161 и пр. Наибольший диаметр заготовки обрабатываемых на этих станках изменяется в диапазоне 80 - 1250 мм, модуль - в пределах 1-12 мм. Зубчатое колесо и долбяк в процессе обработки вращаются. Долбяк при этом совершает возвратно-поступательное движение вдоль своей оси с числом двойных ходов в минуту от 33 до 1600 в зависимости от типоразмера станка. При нарезании косозубых колес зубья долбяка расположены также по винтовой линии с тем же углом подъема, что и у зубчатого колеса. В этом случае при нарезании долбяк получает добавочное вращение по винтовой линии от специального копира. Нарезание зубьев ведется за один, два или три рабочих хода. Под рабочим ходом понимается один оборот заготовки в процессе обработки. При обработке за один рабочий ход долбяк устанавливается на полную высоту зубьев. При большем числе ходов долбяк в процессе резания постепенно перемещается к центру зубчатого колеса от копира или при помощи винтовой передачи. Преимуществом обработки зубьев долбяком является возможность нарезания колес для передач с внутренним зацеплением, а также многовенцовых колес (см. рис. 2.81) с близко расположенными венцами, когда нет выхода для червячной фрезы (см. рис. 2.98,6). Точность и шероховатость поверхности при обработке на зубодолбежных станках та же, что и на зубофрезерных.
Рейкамиили гребенками нарезают прямые и косые зубья на зубострогальных станках. При нарезании косозубых колес рейка поворачивается на угол наклона зубьев. Технология изготовления и переточки изношенных реек проще, чем фрез и долбяков. Однако производительность нарезания рейками ниже, чем фрезами и долбяками. Поэтому широкого применения этот инструмент при нарезании зубьев не получил.
Накатывание зубьев
Накатывание зубьев осуществляется в холодном или горячем состоянии металла. При горячем накатывании заготовку нагревают до температуры 1000 -1200 градусов. Инструментом является накатник - зубчатое колесо с модулем зубьев обрабатываемого колеса (рис. 2.100). При накатывании заготовка 1 и накатник 2 вращаются. Накатник имеет осевую или радиальную подачу. Зубья на заготовке формируются при вдавливании зубьев накатника в металл. Зубья с модулем до 2мм накатывают в холодном состоянии, а с модулем до 10 мм - в горячем состоянии. При холодном накатывании обеспечивается 7-8 степень точности зубьев с шероховатостью поверхности 0,04 - 0,63 мкм, при горячем - 9 - 10 степень точности. Шероховатость поверхности составляет 1,25 - 2,5 мкм. После горячей накатки зубья подвергают отделочной механической обработке или прикатывают в холодном состоянии.
Накатывание зубьев в холодном состоянии производится на токарных и горизонтально-фрезерных станках. Для накатывания зубьев в горячем состоянии применяются специальные станки.