Обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес

Обработку зубьев можно производить методом копирования: протягиванием, накатыванием, шлифованием, фрезерованием дисковыми и пальцевыми фрезами или методом обкатки: червячными фрезами, строганием и долбяками, накатыванием, шлифованием, шевингованием, притиркой.

Нарезание зубьев модульными дисковыми и пальцевыми фрезами заключается в последовательном фрезеровании впадин между зубьями фасонной дисковой или пальцевой модульными фрезами. Такие фрезы изготавливают набором из 8 или 15 штук для каждого модуля. Обычно применяют набор фрез из 8 штук, обработка которыми позволяет получить зубчатые колеса 9-й степени точности. Такое количество фрез в каждом наборе необходимо потому, что каждая фреза набора предназначена для определенного интервала числа зубьев.

Дисковыми модульными фрезами можно нарезать как прямые, так и косые зубья с малым и большим модулем.

Пальцевыми модульными фрезами нарезают зубья средних и крупномодульных цилиндрических шевронных колес, реек и др. Обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес дисковыми и пальцевыми модульными фрезами производится на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках в единичном и мелкосерийном производстве при отсутствии специальных зуборезных станков. Метод малопроизводительный, дает 9-11-й квалитет, Rа = 25 ... 12,5 мкм.

а) б)

Рисунок 5 – Фрезерование зубчатых колес методом копирования пальцевой (а) и дисковой (б) модульной фрезой

Рисунок 6 – Схема нарезания цилиндрического зубчатого колеса методом копирования:

1 – делительная головка;

2 – оправка;

3 – заготовка;

4 – дисковая модульная фреза;

5 – задняя бабка

Нарезка зубьев червячными модульными фрезами имеет более высокую производительность и наибольшее распространение, получаемая точность 8 – 9-й степеней и Rа = 3,2 ... 6,3 мкм. Процесс производится на зубофрезерных станках червячными фрезами и может применяться как для прямых, так и косых зубьев.

Зубчатые колеса с модулем < 2,5 мм нарезают за один ход начисто, с модулем > 2,5 мм нарезают начерно и начисто в два и даже в три хода.

Для черновых ходов применяются двух- и трехзаходные червячные фрезы для повышения производительности.

Рисунок 7 – Схема нарезания зубчатых колес методом обкатки

червячной фрезой 1 на зубофрезерном станке (а)

долбяком 2 на зубодолбёжном станке (б)

Зубодолбление долбяками применяют для черновой и чистовой обработки зубчатых колес с внутренним зацеплением и закрытых зубчатых венцов с внешним зацеплением.

Обычные зубчатые колеса средних модулей (2,5 ... 5 мм) целесообразно предварительно обрабатывать на зубофрезерных станках, а чистовую обработку на зубодолбежных станках. ЗК с m > 5 мм экономичнее обрабатывать на зубофрезерных станках, с m < 2,5 мм на зубодолбежных станках.

Зубодолбление позволяет получить 7-8 степени точности и Rа = 1,6 ... 3,2 мкм.

В индивидуальном производстве для неточных зубчатых колес и в условиях ремонта при отсутствии зуборезных станков зубья можно обработать на долбежном или строгальном станках фасонными резцами.

Протягивание зубьев может быть использовано в крупносерийном и массовом производстве для протягивания зубьев зубчатых секторов.

Накатывание зубьев в 15 - 20 раз производительнее зубонарезания. Зубья модулем до 1 мм накатываются в холодном состоянии, > 1 мм - в горячем состоянии.

В холодном состоянии мелкомодульные зубчатые колеса в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств могут накатываться на токарных станках с продольной подачей.

Рисунок 8 – Накатывание мелкомодульных зубчатых колес на

токарном станке:

1 - заготовки;

2 - накатники;

3 - делительное зубчатое колесо

В крупносерийном и массовом производстве накатывание производится на специальных станках плоскими рейками.

Достигаемая степень точности – 8, шероховатость Ra = 1,2 ... 2,0 мкм.

Горячее накатывание может производиться как с радиальной, так и продольной подачей. Применяется в крупносерийном и массовом производстве и осуществляется на специальных модульных станках. Нагрев заготовки осуществляется ТВЧ до 1000 – 1200 °С за 20 ... 30 с до накатывания.

Шевингование – это метод чистовой отделки зубьев зубчатых колес, заключающийся в процессе обкатывания зубчатого колеса с шевером при наличии продольной подачи.

Режимы:

- припуск 0,04 ... 0,03 мм;

- скорость вращения шевера v = 100 м/мин;

- продольная подача Snp = 0,15 ... 0,3 мм,

- поперечная подача S = 0,02 ... 0,04 мм/на 1 ход стола.

Шевингование повышает точность предварительной обработки на 1 – 2 степени и позволяет получить шероховатость Ra = 0,6 ... 1,0 мкм.

Шевингование применяется в серийном, крупносерийном и массовом производствах в основном для отделки зубьев до термообработки.

Шлифование зубьевприменяется для отделки зубьев после термообработки.

Шлифование зубьев с эвольвентным профилем производится методом копирования и методом обкатки.

Метод копирования, осуществляемый фасонными кругами, более производительный, но менее точный. Он применяется в крупносерийном и массовом производствах.

Методом обкатки шлифование зубьев производится одним или двумя тарельчатыми кругами на зубошлифовальных станках.

Рисунок 9 – Шлифование зубьев двумя тарельчатыми кругами

Зубохонингование применяется для чистовой обработки зубьев закаленных цилиндрических колес внешнего и внутреннего зацепления (рис. 7.10).

Рисунок 10 – Зубохонингование цилиндрических колес:

а) хоном с внешним зацеплением;

б) хоном с внутренним зацеплением

1 – хон;

2 – зубчатое колесо

Зубчатое колесо осуществляет вращательное и возвратно-поступательное движение. Обработка производится на специальных зубохонинговальных станках с режимами: частота вращения хона 180 ... 200 мин^-1; подача стола 180 ... 210 мм/мин, число ходов стола 4-6. Время хонингования обычного зубчатого колеса составляет 30 ... 60 с.

Хонингование зубьев позволяет уменьшить шероховатость их поверхности до Ra = 0,2 мкм.

Притирка зубьев (ляппинг-процесс) широко применяется для чистовой окончательной отделки зубьев после термообработки вместо шлифования. Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, приводимыми во вращение и смазываемыми пастой, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Кроме того, обычно колесо имеет осевое возвратно-поступательное перемещение.

Притирка позволяет получить Ra = 0,1 мкм и исправить небольшую погрешность. При наличии значительных погрешностей зубчатые колеса необходимо сначала шлифовать, а затем притирать.

Закругление зубьев необходимо производить у зубчатых колес, переключающихся на ходу, для облегчения их включения. Процесс закругления производится специальными пальцевыми фрезами на зубозакругляющих станках.

Пальцевая фреза вращается и одновременно имеет возвратно-поступательное движение, зубчатое колесо имеет вращательное движение

Рисунок 11 – Процесс закругления зубьев

Рисунок 12 – Схемы расположения зубострогальных резцов: а - в начале резания; б - в конце резания