Выбор метода обработки зубчатых колес находится в непосредственной зависимости от установленной нормы точности различных их элементов, а также от основных требований к передачам в процессе их эксплуатации. С этой точки зрения зубчатые передачи можно разбить на следующие группы:
- силовые передачи больших мощностей и высоких скоростей; основное требование - обеспечение высоких КПД;
- силовые промышленные и транспортные передачи при средних скоростях; требования - надежность и плавный ход;
- силовые передачи в станкостроении; требования - постоянство передаточного отношения и плавность хода;
- передачи в автомобилестроении; требования - плавность и легкость хода, отсутствие шума;
- кинематические передачи в точных приборах; требования - обеспечение постоянства передаточных отношений, отсутствие мертвого хода.
Установленные ГОСТом степени точности учитывают эти условия, допуская высокие технические показатели в одном направлении и низкие в другом.
Зубчатые колеса обрабатывают на разнообразных зубообрабатывающих станках. Зубья на колесах нарезают двумя способами : копированием (рис. 206, α, б) и обкаткой (огибанием; рис. 206, в). При копировании режущему инструменту придают форму впадины между зубьями, а затем производят обработку. При этом профиль инструмента копируется на обрабатываемой поверхности.
Зубонарезание способом копирования можно выполнять: последовательным нарезанием каждого зуба колеса модульной дисковой или пальцевой фрезой на универсальном фрезерном станке; одновременным долблением всех зубьев колеса; одновременным протягиванием всех зубьев колеса; круговым протягиванием. Способ копирования применяется главным образом при изготовлении зубчатых колес невысокой точности.
Современным, точным и производительным способом изготовления зубчатых колес является нарезание зубьев по способу обкатки червячной фрезой, круглым долбя ком, реечным долбяком (гребенкой), зубострогальными резцами, резцовой головкой, накатыванием зубчатыми валками.
Способ обкатки заключается в том, что зубья на зубчатом колесе образуются при совместном согласованном вращении (обкатке) режущего инструмента и заготовки. Так, при зубофрезеровании прямолинейные боковые режущие кромки зубьев червячной фрезы, имеющие в осевом сечении трапецеидальную форму, поочередно касаются нарезаемого зуба (рис. 207). Рассматривая последовательные положения зубьев фрезы (1, 2, 3 и т.д.), видим, что профиль впадины получается постепенно и состоит из множества прямолинейных участков, образованных зубьями фрезы. Эти прямолинейные участки накладываются один на другой и практически образуют не ломаный, а криволинейный (эвольвентный) профиль зуба.
Зубчатые колеса 3…8-й степеней точности нарезают методом обкатки. Сырые колеса 3…5-й степеней точности далее подвергают тщательной обработке шевингованием, шлифованием и последующей отделке на притирочных станках, после чего их закаливают токами высокой частоты (ТВЧ), исключающими деформацию поверхности. Зубчатые колеса, изготовленные по 6…8-й степеням точности, обычно подвергают закалке в закалочных печах, дающих значительное искажение формы . Затем для сохранения формы у колес с б-й и 7-й степенями точности шлифуют боковые профили зубьев с базированием по отверстию, а у колес с 8-й степенью точности шлифуют отверстие с базированием по впадине зуба. Зубчатые колеса, изготовляемые по 8…10-й степеням точности, нарезают в мелкосерийном производстве на фрезерных станках в делительной головке, причем для колес, изготовляемых с 8-й степенью точности, фрезы тщательно-профилируют по форме зубьев колеса.
Зубчатые колеса с 10-й и 11-й степенями точности могут быть получены точной отливкой с последующей обработкой зубьев по шаблону.
Фрезерование зубьев цилиндрических колес и реек дисковыми и пальцевыми модульными фрезами . Фрезерование зубьев колес представляет собой разновидность фасонного фрезерования. В процессе работы фреза переносит (копирует) свой профиль во впадину зубьев, создавая, таким образом, две половины профилей двух соседних зубьев. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на размер шага с помощью делительного механизма, фреза снова врезается и проходит по новой впадине между зубьями.
Такой способ применяют в единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах. Процесс ведут на горизонтально-фрезерных станках с делительными головками. Недостатками этого способа являются:
- Низкая точность обработки зуба, так как дисковые модульные фрезы изготовляют с приближенными профилями зубьев, причем каждый типоразмер фрезы рассчитан на несколько смежных чисел зубьев нарезаемых колес в определенном интервале.
Обычно для каждого модуля изготовляют наборы дисковых фрез, охватывающие все числа зубьев и диаметры нарезаемых колес. По стандарту имеется три набора из 8, 15 и 26 дисковых фрез, которыми с небольшой погрешностью, укладывающейся в пределы допуска, можно нарезать зубчатые колеса с разным числом зубьев. Для более точных работ применяют набор из 15 дисковых фрез, а для самых точных - из 26 дисковых фрез. Таким образом, при этом способе нарезания получается лишь приближенный профиль зубьев на нарезаемом колесе.
- Низкая производительность и высокая себестоимость обработки (большое машинное и вспомогательное время). Низкая производительность определяется прерывностью процесса обработки, вызывающей потери времени на врезание фрезы при изготовлении каждого очередного зуба, на индексирование (поворот) заготовки, на подвод заготовки к фрезе, а также относительно малым числом зубьев фрезы, работающих одновременно.
Для нарезания зубчатых колес крупных модулей (больше 20 мм) способом копирования, особенно шевронных колес*, применяют модульные пальцевые фрезы, так как дисковые фрезы подрезают зуб встречного наклона. На зубчатых рейках зубья нарезают с помощью дисковых модульных фрез, на длинных рейках - на станках специального назначения, имеющих механизм деления для продольного движения рейки. Фрезеруют одной или двумя (и даже тремя) установленными рядом фрезами . При нескольких одновременно работающих фрезах одна (или соответственно две) из набора дисковых фрез служит для предварительной прорезки, а другая - для окончательного профилирования зубьев.
* Указанный способ обработки шевронных колес применяют главным, образом в единичном производстве; более производительным методом является образование зуба тремя резцами на специальном зубострогальном станке, долбяком по методу обкатки двух цилиндрических колес и методом обкатки зубчатой пары рейка - зубчатое колесо.
В современном машиностроении применяют зубодолбежные станки , производительность которых значительно выше, чем при нарезании зубьев на фрезерных станках. Высокая производительность достигается тем, что в работе одновременно участвует столько резцов (долбяков), сколько нужно нарезать зубьев на заготовке, причем резцы имеют форму впадин зубчатого колеса. Многорезцовую обработку ведут по схеме, приведенной на рис. 208. Резцы 1 расположены радикально по отношению к заготовке 2. Процесс резания совершается при возвратно-поступательном вертикальном движении заготовки 2. Радиальная одновременная подача резцов 1 происходит в нижнем положении заготовки 2, когда заготовка выходит из зацепления с резцами.
Фрезерование зубьев цилиндрических колес червячными фрезами наиболее широко применяется в промышленности. Червячная фреза представляет собой червяк, имеющий профиль осевого сечения винтовых ниток в виде зубчатой рейки, и продольные канавки, образующие режущие зубья рейки (см. рис. 206, в).
Зубчатая рейка обеспечивает зацепление с эвольвентными колесами любого числа зубьев, и червячная фреза может нарезать колеса с любым числом зубьев (того же модуля и угла зацепления) одинаково точно. В этом заключается одно из больших преимуществ нарезания зубьев колес червячной фрезой.
В процессе нарезания червячная фреза и нарезаемое колесо находятся в состоянии относительного движения зацепления, соответствующего червячной передаче с передаточным числом:
i = n ф /n 3 = z 3 /z ф,
где n ф и n 3 - частоты оборотов фрезы и зубчатого колеса; z ф и z 3 - число заходов червячной фрезы и число зубьев нарезаемого зубчатого колеса.
При резании червячная фреза вращается и движется поступательно в соответствии с вращением нарезаемого зубчатого колеса (рис. 209). Ось червячной фрезы 1 устанавливается под углом к плоскости торца нарезаемого колеса 2, равным углу подъема нитки фрезы на ее делительном цилиндре. Червячная фреза кроме вращения имеет еще и поступательное движение подачи вдоль образующей боковой цилиндрической поверхности нарезаемого колеса. Процесс резания при этом происходит непрерывно и в нем участвует одновременно несколько режущих зубьев, благодаря чему этот способ нарезания зубьев является одним из наиболее производительных.
Червячную фрезу устанавливают или на полную высоту зуба (т. е. глубину резания) при нарезании зубьев за один рабочий ход, или при нарезании зубьев с модулем более 8 мм за два рабочих хода - на 0,6 высоты зуба при первом и на 0,4 при втором рабочем ходе. Для чистового рабочего хода оставляется припуск от 0,5 до 1 мм на толщину зуба по начальной окружности (для размеров модуля 8…15 мм). Обычными червячными фрезами нарезают зубья как с нормальным, так и с корригированным профилем. В последнем случае фрезу соответственно условиям корригирования смещают при установке, приближая ее к заготовке или удаляя от нее.
Зубофрезерование можно производить при продольной (рис. 210, α), осевой (рис. 210, б) и диагональной (рис. 210, е) подачах. При продольной подаче червячная фреза перемещается вдоль оси обрабатываемой детали, при осевой - вдоль собственной оси. Диагональная подача - это сочетание вертикальной подачи вдоль обрабатываемой детали и осевой подачи фрезы вдоль своей оси. При диагональной подаче выше стойкость инструмента и качество поверхности рабочего профиля зубьев колес.
На зубофрезерных станках можно производить нарезание зубьев попутным (рис. 211, α) или встречным (рис. 211, б) фрезерованием; при этом попутное фрезерование эффективнее, так как оно обеспечивает более благоприятные условия стружкообразования, меньшие колебания сил резания, меньшие вибрации при резании, что повышает стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.
Значительная часть времени зубофрезерования расходуется на врезание, особенно при применении червячных фрез большого диаметра, так как с увеличением диаметра фрезы возрастает длина врезания. Для прямозубых колес средних модулей время врезания составляет 30…40% машинного времени. При осевом врезании подачу обычно несколько понижают по сравнению с последующей подачей при резании. Трудоемкость врезания можно уменьшить примерно на 30% заменой осевого врезания (рис. 212, б) радиальным (рис. 212, α), сохраняя последующую продольную подачу; в этих условиях станок и инструмент в течение всего процесса обработки загружаются более равномерно
Червячными фрезами нарезают как прямые, так и косые зубья цилиндрических колес. В последнем случае ось фрезы устанавливают под углом к торцу нарезаемого колеса, равным сумме углов подъема винтовой нитки фрезы и винтовой нитки (угла наклона зуба) нарезаемого колеса (при разных направлениях винтовых линий фрезы и колеса) и разности этих углов, если направления винтовых линий фрезы и нарезаемого колеса одинаковы.
Наиболее распространенным зубообрабатывающим станком является зубофрезерный станок для нарезания зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями, а также червячных колес и червяков методом обкатки. Станок выполняет три движения: вращения червячной фрезы, вертикальную подачу фрезы, вращение заготовки.
На рис. 213 дан общий вид зубофрезерного станка. На станине 1 коробчатой формы установлены кронштейн 2, стол 11 и опорная стойка 8. Главный привод 3, смонтированный на кронштейне 2, приводит в движение все механизмы станка.
Для ускоренного перемещения суппорта 5 на торце кронштейна 2 расположен дополнительный привод 4. Червячная фреза 6 установлена в суппорте, перемещаемом по направляющим кронштейна. Круглый стол станка с оправкой 10, на которой закрепляют заготовку колеса 9, может перемещаться по горизонтальным направляющим станины в поперечном направлении с помощью специального механизма. Верхний конец оправки поддерживается опорой 7.
Нарезание зубьев цилиндрических колес долбяком . Способ нарезания цилиндрического зубчатого колеса методом обкатки с помощью круглого долбя ха заключается в том, что в процессе обработки колеса воспроизводится зубчатое зацепление двух цилиндрических колес, одно из которых является режущим инструментом, а другое - заготовкой. Для обработки колеса необходимо (рис. 214), чтобы одно из колес 1 или 2 зубчатой пары (на практике - долбяк 1) совершало при обкатке возвратно-поступательное движение, в результате чего на заготовке образуются зубья.
Долбяк представляет собой зубчатое колесо, на торце которого заточкой образованы режущие кромки. Долбяк с прямыми зубьями, изображенный на рис. 215, а, предназначен для нарезания колес с прямыми зубьями, а дисковый косозубый долбяк (рис. 215, б) -для нарезания зубчатых колес с косыми зубьями.
На рис. 216 показан общий вид зубодолбежного станка. На станине 1 установлен стол 8 с оправкой 7 для закрепления заготовки 6. В верхней части станины расположена траверса 5, предназначенная для перемещения в горизонтальном направлении (при изменении диаметра нарезаемого колеса) долбежной головки 4 с оправкой 2. Движение всех механизмов станка осуществляется от главного привода 3, расположенного в верхней части траверсы. На конце оправки закреплен дол-бяк 9, который совершает возвратно-поступательное движение с одновременным вращением вокруг своей вертикальной оси согласованно с вращением заготовки. В период врезания долбяка в заготовку горизонтально перемещается долбежная головка.
При нарезании зубьев с помощью реечного долбяка (гребенки) воспроизводится зубчатое зацепление цилиндрического колеса с рейкой. При этом зубья можно нарезать двумя способами: обкаткой зубчатого колеса по гребенке (колесо совершает вращательное и поступательное движения при неподвижной гребенке) или гребенки по зубчатому колесу (колесо совершает вращательное движение, а гребенка - поступательное). Более распространен первый способ.
Зубонарезание прямозубых конических колес. Для обработки конических зубчатых колес применяют зубострогальные станки, работающие по методу обкатки одновременно двумя резцами.
На рис. 217 приведен общий вид зубострогального станка. В нижней части станины 9 расположен электродвигатель 11, приводящий в движение рабочие органы станка. На плоской части станины размещены основные узлы станка: люлька 5 для крепления заготовки 4 и суппорт 1, на котором размещены резцовые салазки 2, совершающие возвратно-поступательные движения в радиальном направлении к центру заготовки, а суппорт 1 приводит в движение резцы и совершает движение обкатывания, вращаясь вокруг своего центра. Люльку 5 с заготовкой устанавливают под заданным углом на направляющих 8. Заготовка с помощью зубчатой передачи 6 совершает в период обкатки вращательное движение, а при отводе резцов 3 механизм 7 выполняет операцию деления. Салазки 10 подводят заготовку к резцам и отводят от них.
На рис. 218 приведена схема перемещения резцов в процессе зубострогания. Заготовка 1 обкатывается по плоскому зубчатому колесу 2 (суппорт), на котором размещены резцовые салазки с резцами 3, в свою очередь вращающимися вместе с колесом. В правой части рисунка показаны направления движения резцовой головки относительно вращающейся заготовки.
При обработке небольших прямозубых конических колес применяют круговое протягивание на специальных станках, где режущим инструментом является круговая протяжка. Круговая протяжка состоит из нескольких секций фасонных резцов (обычно 15 секций по пяти резцов в каждой), расположенных в порядке изменения профиля по периферии протяжки. На рис. 219 показаны черновые резцы 1, чистовые резцы 2 и зона 3 поворота заготовки на один зуб. Профиль и расположение вершин резцов изменяются по определенному закону.
Круговая протяжка, вращаясь с постоянной угловой скоростью, одновременно перемещается поступательно с различной скоростью на отдельных участках своего пути. Угловая скорость и характер поступательного движения круговой протяжки зависят от профиля копира станка, подбираемого применительно к обрабатываемому зубчатому колесу 4. Таким образом, траектория рабочего движения каждого фасонного резца является совокупностью скоростей вращательного и поступательного движений протяжки.
При черновом протягивании круговая протяжка движется от вершины начального конуса зубчатого колеса к его основанию, а при чистовом - от основания к вершине.
За один, оборот протяжки полностью обрабатывается одна, впадина зуба конического зубчатого колеса. Во время протягивания заготовка неподвижна; для обработки следующей впадины заготовку поворачивают на один зуб вокруг своей оси при подходе свободного от резцов сектора круговой протяжки.
Нарезание конических зубчатых колес с криволинейными зубьями . Конические колеса с криволинейными зубьями обладают более высоким КПД, обеспечивают плавность и бесшумность работы передачи. Наиболее распространенным способом получения криволинейных профилей зубьев конических колес является нарезание зубьев резцовыми головками. Станки для нарезания зубчатых колес этим способом весьма производительны и обеспечивают высокое качество изготовления колес.
На рис. 220 приведена схема формообразования конических колес с криволинейными зубьями (с профилем по дуге окружности). Резцовая головка 1, представляющая собой режущую часть производящего колеса 2, обкатываясь по поверхности конической заготовки 3, образует на последней криволинейные зубья, осевая линия которых представляет собой дугу окружности.
Резцовая головка (рис. 221) представляет собой диск со вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль впадины с двух сторон (половина резцов обрабатывает одну сторону, половина - другую). В корпусе 6 головки прорезаны пазы, в которые вставлены наружные 2 и внутренние 1 резцы, прикрепленные к корпусу винтами 5 и регулируемые винтами 3 с помощью клиньев 7 и прокладок 4.
В табл. 18 и 19 приведены технологические варианты нарезания зубьев цилиндрических и конических колес, применяемых на заводах крупносерийного и массового производства.
При шлифовании зубьев по методу копирования в случае зубчатых колес с большим числом зубьев имеет место значительный износ шлифовального круга; если зубья шлифуются последовательно, то между первым и последним зубьями будет получаться наибольшая ошибка; для предотвращения этого рекомендуется повертывать зубчатое колесо не на один зуб, а на несколько; тогда влияние изнашивания шлифовального круга не будет давать большой ошибки между соседними зубьями. Достигаемая этим методом точность 0,010-0,015 мм.
Станки, работающие по методу копирования, получили довольно широкое распространение благодаря значительно большой производительности по сравнению со станками, работающими по методу обкатки; однако эти станки, дают наименьшую точность.
Кроме этого метод копирования дает возможность шлифовать зубья различных профилей и форм, однако он требует применения сложных приспособлений для правки круга.
Метод обкатки - метод менее производительный, но дает большую точность (до 0,0025 мм).
Шлифование методом обкатки производится по следующим схемам:
Схема I, II - шлифование двумя тарельчатыми кругами (рис. 25,а,б).
Схема III - коническим кругом (рис. 25,в).
Схема 1V - червячным кругом (рис. 25,г).
Схема V - плоским кругом (рис. 25,д).
Шлифование зубьев обкатыванием основано на принципе зацепления колеса с рейкой. Зубчатой рейкой служит профилированный дисковый или тарельчатый круг.
Распространенный способ шлифования зубьев методом обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках с двумя тарельчатыми кругами расположенными один по отношению к другому под утлом 30 и 40°. Или образующими как бы профиль расчетного зуба, по которому
и происходит обкатка зубчатого колеса.
У тарельчатых кругов рабочей поверхностью является узкая круговая ленточка шириной 2-3 мм, поэтому давление и нагрев незначительны, что повышает точность шлифования.
В процессе работы шлифуемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступателъное движение вдоль своей оси, что обеспечивает шлифование профиля зуба по всей его длине.
Для шлифования или набор из нескольких зубчатых колес закрепляется в оправке, которая крепится в центрах бабок, расположенных на столе станка; стол имеет возвратно-поступательное движение на величину, равную суммарной ширине зубчатых колес, увеличенной на вход и выход шлифовального круга. Автоматический поворот зубчатого колеса на один зуб происходит после одно,- двухкратного прохождения зубчатого колеса под шлифовальным кругом. Припуск (0,1-0,2 мм на толщину зуба) снимается за два прохода и более.
Для предотвращения погрешностей, связанных с изнашиванием шлифовальных кругов, станки снабжаются специальными приспособлениями для автоматической регулировки их. Круги правят алмазом 2, который закреплен в рычаге I (рис. 26).
Между алмазом и кругом имеется зазор. Через определенные промежутки времени ролик 3 попадает во впадину диска 4, и рычаг I под действием пружины прижимает алмаз 2 к шлифовальному кругу. Если износ круга в пределах допуска, то контакты 5 не замыкаются. При большом износе круга происходит замыкание контактов и включается механизм, автоматически смещающий шпиндель с кругом на величину износа. Этим обеспечивается постоянство положения рабочей кромки круга.
Шлифование зубьев двумя тарельчатыми кругами без продольной подачи осуществляется на специальных шлифовальных станках, на которых установлены тарельчатые круги большого диаметра (700-800 мм), шлифующие зуб по всей длине без возвратно-поступаталъного движения зубчатого колеса вдоль своей оси.
При таком шлифовании основание впадины зуба колеса образуется не по прямой, а по дуге окружности с радиусом, равным радиусу шлифовального круга. На таких станках рекомендуется шлифовать узкие зубчатые колеса, т.е. имеющие зубья небольшой длины. Отсутствие продольной подачи, а следовательно, и потери времени на врезании кругов значительно повышают производительность этого метода по сравнению с предыдущим.
Применяется также шлифование зубьев методом обкатки одним дисковым кругом представляющим как бы зуб рейки (рис. 27,а). Шлифуемое зубчатое колесо имеет обкаточное движение и продольную подачу вдоль зуба. После обработки одного зуба зубчатое колесо поворачивается для обработки следующего зуба.
Ш
лифование
зубьев таким методом обычно происходит
за два оборота зубчатого колеса.
Окончательное шлифование производят
при втором обороте с уменьшенной
продольной подачей круга. Между
предварительным и окончательным
шлифованием круг автоматически правится.
Простая форма круга и наличие движения
обкатки позволяют получать довольно
точные зубчатые колеса, но производительность
такого зубошлифования невелика.
Более прогрессивным методом обкатки является шлифование зубьев на станках с двумя абразивными кругами, расположенными параллельно (рис. 27,б); производительность этих станков значительно выше, чем станков с одним таким кругом.
В течение длительного времени зубошлифование мелкомодулъных колес применялось редко. Основные трудности, возникающие при зубошлифовании мелкомодульных колес, заключались в низкой стойкости рабочей части шлифовального круга и вследствие этого в низкой производительности процесса зубошлифования.
В последние годы в приборостроительной промышленности широко применяются зубошлифовальные станки, на которых в качестве шлифовального инструмента используется абразивный червяк (рис. 25,г). Производительность таких станков в 3-5 раз выше, чем производительност: других типов зубошлифовальных станков, а стойкость абразивного червяка в 3-4 раза выше, чем производительность зубошлифовальных кругов. Эти станки обладают также наибольшей точностью. Абразивным кругом, заправленным в виде червяка шлифуют колеса модулем до 7 мм и диаметром до 700 мм.
Этим методом, осуществляемым на специальных станках, можно также прорезать зубья с модулем до I мм в сплошном металле, без предварительного нарезания их.
Это обстоятельство способствовало довольно широкому распространению зубошлифовалъных станков с абразивным червяком. Рекомендуют этот метод для нарезания особо точных мелкомодульных колес.
Кроме того, следует отметить, что абразивный червяк, применяемый для шлифования зубчатых колес, - это частный случай абразивного червяка как обкаточного инструмента. Придавая различную форму накатнику, профилирующему абразивный червяк можно шлифовать детали с различными профилями, например, храповые и фиксаторные колеса, кинобарабаны, фасонные протяжки, шлицевые валики, делительные диски и т.д.
В настоящее время на приборостроительных заводах применяются два способа шлифования зубчатых колес: многопрофильный и однопроходный.
Суть первого способа (рис. 28,а): заготовку 5 шлифуемого колеса устанавливают на оправке I в центрах суппорта 3, который может перемещаться вертикально по направляющим стойки 4. Последняя, в свою очередь, может перемещаться горизонтально по направляющим станины. Средняя плоскость заготовки шлифуемого колеса устанавливается приблизительно по горизонтальной оси абразивного червяка. Гитара деления станка настраивается таким образом, что за один оборот абразивного червяка 2 шлифуемое колесо повернется на один зуб. Количество продольных ходов суппорта зависит от величины поперечной подачи и высоты шлифуемого зуба. Этот способ более точный, но менее производительный.
В
торой
способ зубошлифования абразивным
червяком аналогичен однопродному
способу нарезания цилиндрнческихзубчатых
колес червячной фрезой на зубофрезерном
станке (рис. 28,б). За один ход суппорта
колесо шлифуется окончательно на полную
высоту зуба. Править червячный круг
можно последовательно черновым и
чистовым дисковыми многониточными
накатниками.
Шлифование прямых зубьев конических зубчатых колес по методу обкатки двумя дисковыми абразивными кругами производится на новых станках, сконструированных на базе зубострогальных (рис. 29,а).
Криволинейные зубья конических зубчатых колес шлифуются чашечный абразивным кругом (рис. 29,б). Сечение боковой стороны круга должно иметь профиль зуба рейки чашечный круг, вращаясь со скоростью 20-30 м/с, обкатывает рабочую поверхность профиля шлифуемого зуба.
З
убошлифовальные
станки снабжаются устройствами для
подачи охлаждающей жидкости (содовой
эмульсии или масла) обычным способом
или через шлифовальный круг, что
предохраняет зубья шлифуемых колес от
отпуска в процессе шлифования.
Зубохонингование
Зубохонингование - это новый высокопроизводительный технологический процесс, применяемый для обработки зубчатых колес после шевингования и термической обработки. Хонингованием устраняются небольшие дефекты закаленных зубьев (забоины, риски), удаляется окалина, снимаются заусенцы, снижаются погрешности основного шага и профиля, уменьшается биение, повышается чистота поверхности зуба, что значительно снижает шум в передачах.
Сущность процесса зубохонингования состоит в том, что абразивный инструмент (косозубый или прямозубый), находясь в плотном зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом (прямозубым или косозубым соответственно), получает вращение и колебательное движение, а обрабатываемое колесо, приводящееся во вращение инструментом, свершает возвратно-поступательное движение.
Кинематическая
схема процесса та же, что и при
шевинговании,но вместо металлического
шевера используется абразивный хон,
который изготовляют в виде зубчатого
колеса из пластмассы, пропитанной
мелкозернистым абразивом. Зацепляется
зубчатое колесо с хоном без зазора.
Наибольшая эффективность процесса
достигается при угле между осями хона
и обрабатываемого колеса
= 15-18°. Хонингование производится при
обильном охлаждении керосином.. Станки
для хоншгования во многом аналогичны
станкам для шевингования без устройства
для радиальной подачи.
Зубополирование
Эту обработку используют для отделки закаленных колес с числом зубьев менее 20 (трибов). Сущность процесса состоит в относительном скольжении профиля деревянного червячного полировального диска, смазанного полировальной пастой, и профиля зуба, сцепляющегося с ним обрабатываемого зубчатого колеса (триба). В результате зубополирования происходит сглаживание микронеровностей и повышается качество поверхности зуба.
Снятие заусенцев, образование фасок и закруглений на торцах зубьев
Для улучшения качества и повышения долговечности зубчатых колес целесообразно образование фасок по контуру зубьев. При закалке колес без фасок на зубьях возможны перегрев острых кромок, а также образование микротрещин, способствующих иногда поломке зубьев.
Наличие фасок по контуру зубьев уменьшает возможность появления прижогов при их шлифовании и улучшает также условия шевингования.
Перед снятием фасок целесообразно удалять крупные заусенцы (2-4 мм) в процессе нарезания зубьев при помощи специальных резцов, устанавливаемых на станках. Заусенцы можно удалять и вращающимися металлическими щетками.
Переключаемые цилиндрические колеса имеют закругления торцов зубьев. Эта операция рассматривалась выше (см.рис. 14).
Операции образования фасок и снятия заусенцев выполняются металлическим инструментом следующими методами:
Обработка пальцевой фрезой.
Обработка дисковой фасонной фрезой.
Обработка пустотелой фрезой с внутренней конической поверхностью.
4. Обработка зубчатым накатником. Обрабатывают фаски также и абразивным инструментом:
абразивным червяком,
абразивным "плавающим" кругом.
Притирка
Притирка является доводочным процессом при котором профили зубьев подвергаются искусственному износу посредством специального инструмента - притира с использованием абразивных паст и жидких смесей
Притирка зубьев осуществляется в крупносерийном и массовом производстве при изготовлении термически обработанных колес точных ответственных передач вместо шлифования, которое является операцией сравнительно малопроизводительной.
Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, приводимыми во вращение и смазываемыми пастами, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Помимо этого обрабатываемое зубчат колесо и притиры имеют в осевом направлении возвратно-поступательное движение друг относительно друга: такое движение ускоряет процесс обработки и повышает ее точность. Большей частью движение в осевом направлении придается притираемому зубчатому колесу.
Применяют два способа притирки:
оси обрабатываемого колеса и притира параллельны,
По первому способу притирка колеса I (рис. 30,а) производится одним притиром 2 того же модуля.
Наибольшее распространение получил второй способ притирки (рис 30.б). Здесь происходит взаимное обкатывание зубьев колеса I и зубьев трех чугунных притиров 2,3 и 4 одновременно. В большинстве случаев для притирки колеса с прямыми зубьями притиры 2 и 3 делают косозубыми с углом наклона зубьев 5-10°, причем у одного из притиров направление зубьев, правое, а у другого - левое. Притир 4 делают прямозубым. Для притирки косозубых колес притир 4 делают с косозубым одинаковым, но противоположно направленным наклоном зубьев: ось его остается параллельной оси колеса I, при этом колеса 3 и 4 также косозубые.
При таком расположении притиров зубчатое колесо работает как в винтовой передаче, и путем дополнительного осевого перемещения притираемого зубчатого колеса притирка происходит равномерно по всей боковой поверхности зуба. Притираемое зубчатое колесо получает вращение попеременно в обе стороны для равномерной притирки обоих сторон зуба, а необходимое давление на боковой поверхности зубьев во время притирки создается гидравлическими тормозами, действующими на шпиндели притиров.
Иногда применяют притирку зубьев зубчатых колес чугунными червяками притирами диаметром 300-400 мм, используя для этого зубофрезерные станки.
Притирка - простой и дешевый способ отделки закаленных и сырых ответственных зубчатых колес. Она обладает высокой производительностью. Притирка дает поверхности высокого качества, сглаживает неровности и шероховатости и придает зеркальный блеск поверхности, значительно уменьшая шум, увеличивая плавность работы зубчатых колес, улучшает контакт между зубьями и повышает долговечность зубчатых колес. Притирка дает лучшую по качеству поверхность зубьев, чем шлифование, но при условии правильного изготовления зубчатого колеса; при наличии же значительных погрешностей зубчатке колеса необходимо сначала шлифовать, а потом притирать.
Подбор и приработка зубчатых колес
В некоторых случаях для повышения нагрузочной способности передач и уменьшения шума ограничиваются подбором или приработкой зубчатых колес.
Подбор зубчатых колес ведется по уровню шума и величине площади касания сопряженных поверхностей зубьев. "
Определение уровня шума осуществляется на контрольно-шумовых станках.
Подбор по пятну касания имеет целью достичь плавности и долговечности работ зубчатых колес. Здесь используется обкаточное приспособление.
Приработка зубьев отличается от притирки тем, что притираются не
зубчатое колесо с притиром, а два парных зубчатых колеса; изготовленных или подобранных для совместной работы в собранной машине. В результате приработки получается износ рабочих поверхностей, благодаря чему улучшается контакт зубьев под нагрузкой. Приработка производится при помощи абразивного материала, который ускоряет взаимную приработку зубьев зубчатых колес и придает им гладкую поверхность. Также для приработки применяют масла с противозадирными присадками.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее производительным и рациональным способом получения точных зубьев является шевингование, применяемое после нарезания зуба, но до термической обработки, после которой для искажения небольших искажений в профиле и шаге и получения чистовой поверхности зубьев целесообразно применить притирку и только в случае значительной деформации прибегать к шлифованию зубьев.
Операции, предшествующие нарезанию зубьев.
Нарезание зубьев.
Шевингование зубьев.
Термическая обработка.
Притирка зубьев.
Методы контроля обработки зубьев зубчатых колес
Зубчатые колеса являющиеся основной частью механизмов и приборов должны быть изготовлены точно, так как погрешность любого из отдельных элементов зубчатого колеса может вызвать неравномерность его хода и вибрацию, что повлечет за собой преждевременный износ и выход из строя деталей, а иногда и самого прибора.
Целью контроля зубчатых колес помимо проверки их как готовой продукции является также определение погрешностей зуборезных и других станков, на которых производится обработка зубчатых колес и выявление состояния применяемого для обработки режущего и измерительного инструмента.
При изготовлении зубчатых колес станки, инструмент и операции термической обработки являются источниками погрешностей отдельных элементов зубчатых колес; эксцентриситет начальной окружности является главным образом погрешности центрирования заготовки на зуборезном станке, или биения планшайбы ила шпинделя станка.
Неточность шага по начальной окружности может быть следствием
низкого качества зуборезного инструмента, а также погрешностей длительного механизма станка.
Неточность профиля зуба может зависеть от станка, инструмента и установки зубчатого колеса на столе станка.
Равномерность шага зубьев цилиндрических зубчатых колес проверяют предельной или индикаторной скобой или микрометром, которыми измеряют расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к эвольвентным поверхностям зубьев. На основании данных измерений путем расчета можно определить толщину зуба. Индикаторная скоба дает возможность точно определять конусность и спиральностъ зубьев; в то время как предельными скобами это невозможно выявить.
Шаг зубьев в направлении линии зацепления часто измеряют с помощью шагомера. Шагомером проверяется расстояние между боковыми сторонами соседних зубьев; расстояние между наконечниками шагомера устанавливается по эталону.
Толщину зуба по начальной окружности измеряют штангензубомером, который является универсальным инструментом, но даёт сравнительно невысокую точность. Вертикальный движок его устанавливается на определенном расстоянии, немного превышающем высоту головки зуба; эта величина определяется по табличным данным; после этого горизонтальным движком измеряют толщину зуба по начальной окружности. Более точный промер дает оптический зубомер (с точностью до 0,02 мм). Профиль зуба проверяют - прибором-эвольвентометром со специальным эталонным диском, который меняется для различных зубчатых колес. Диаметр начальной окружности зубчатого колеса можно проверить при помощи роликов точного диаметра; число роликов равно 2 или 3 в зависимости от числа зубьев - четного или нечетного.
Комплексная проверка зубчатых колес заключается в проверке правильности зацепления; производится она на приборах, на которых проверяется зацепление с эталонным зубчатым колесом или зацепление парных, т.е. работающих вместе, зубчатых колес.
Принцип устройства таких приборов заключается в том, что индикатор или самопишущий прибор регистрирует сдвиг проверяемого зубчатого колеса в направлении, перпендикулярном его оси, когда оно находится в неправильном зацеплении с эталоном или парным зубчатым колесом. Правильность зацепления часто проверяют по отпечатку при обкатке с эталонным зубчатым колесом. На поверхность зубьев эталонного зубчатого колеса наносят тонкий слой краски и проворачивают его вместе с проверяемым зубчатым колесом. Полученные отпечатки указывают поверх-
ность контакта зубьев, и их сравнивают с формой отпечатка, который задан техническими условиями.
Правильность зацепления часто проверяют также по шуму. Чем полнее касание сопрягаемых поверхностей зубьев, тем меньший шум издают вращающиеся зубчатые колеса, поэтому с целью уменьшения шума подбирают пары с лучшим прилеганием поверхностей зубьев. Проверка по шуму производится на особых станках и заключается в прослушивании тока ^ и равномерности шума, издаваемого двумя совместно работающими колесами, на слух и с помощью измерения специальным звуковым индикатором или звукозаписывающими приборами (фонометрами и др.).
Измерение (контроль) всех основных элементов колеса - процесс чрезвычайно трудный. Кроме того, даже измерив погрешности элементов, невозможно в нужной мере достоверно судить о совокупном влиянии этих погрешностей на качество зацепления. Представление об этом дают лишь комплексные методы контроля, основанные на оценке результатов зацепления проверяемого колеса с эталонным колесом измерительного прибора. Поэтому стандартами (ГОСТ 1643-56 и др.) нормируются не допуски на элементы колеса, а допуски на разные показатели комплексной проверки (кинематическая погрешность, циклическая погрешность пятно контакта при контроле по краске и боковой зазор) по 12 степеней точности
(1-я степень - высшая)
Нарезание зубчатых колес методом обкатки в настоящее время является самым распространенным методом. Этим методом нарезают цилиндрические шестерни с прямыми, спиральными и шевронными зубьями. Для нарезания колес с наружными прямыми и спиральными зубьями применяют червячные фрезы, круглые и реечные долбяки, для нарезания колес с внутренними зубьями — круглые долбяки, а колес с шевронными зубьями — круглые и реечные долбяки. При этом инструменту и заготовке, кроме перемещений, необходимых для процесса резания, сообщают взаимные перемещения, которые соответствуют движению находящихся в зацеплении пары зубчатых колес или зубчатого колеса и рейки.
Нарезание зубьев колес червячной фрезой производится на зубофрезерных станках, схема работы которых показана на рисунке 1 (а). Инструмент и заготовка совершают три рабочих движения: вращение фрезы с числом оборотов, соответствующим выбранной скорости резания; вращение зубчатого колеса (за один оборот фрезы обрабатываемое зубчатое колесо проворачивается на число зубьев, равное числу заходов фрезы) и продольная подача - перемещение фрезы параллельно оси детали. Процесс обработки зубьев происходит непрерывно, одновременно с процессом деления, и за один оборот зубчатого колеса производится обработка всех зубьев на длине, равной продольной подаче. При этом методе обеспечиваются шестая-восьмая степени точности.
Для повышения производительности черновой обработки применяют многозаходные червячные фрезы (двух-, трех- и четырехзаходные).
Нарезание червячной фрезой зубчатых колес с модулем до 2 мм производится в один проход, при более крупных модулях — в два-три прохода, причем чистовую обработку целесообразно производить на другом станке отдельной фрезой. Для обеспечения точной установки деталей при обработке необходимо, чтобы их торцы были обработаны перпендикулярно оси отверстия (отклонение не более 0,02—0,03 мм на 100 мм диаметра). При обработке колес ось фрезы наклонена к торцовой плоскости обрабатываемой детали на угол, равный алгебраической сумме угла спирали фрезы и угла спирали обрабатываемой детали.
Нарезание зубьев круглыми долбяками производится на зубодолбежных станках. Схема обработки показана на рисунке 1 (б). Долбяк представляет собой колесо, зубья которого заточены так, что они имеют передний и задний углы (как у резца).
При нарезании зубьев обрабатываемая деталь и долбяк совершают вращательное движение, согласованное, как у находящейся в зацеплении пары зубчатых колес. Долбяк совершает возвратно-поступательное движение параллельно оси детали со скоростью, обеспечивающей (при рабочем ходе) заданную скорость резания, и при врезании приближается к обрабатываемой детали (радиальная подача). Кроме того, обрабатываемая деталь для предотвращения трения инструмента об обработанную поверхность при холостом ходе отводится от инструмента и перед рабочим ходом устанавливается в рабочее положение. При обработке зубчатых колес на зубодолбежных станках обеспечивается пятая-седьмая степени точности и лучшая, чем при обработки на зубофрезерных станках, чистота поверхности.
Зубья многовенцовых колес с близко расположенными венцами и колес с внутренним зацеплением нарезают только методом зубодолбления.
Обработка зубчатых колес реечным долбяком (гребенкой) производится на специальных зубодолбежных станках. Инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси заготовки, а обрабатываемое зубчатое колесо медленно вращается и поступательно перемещается вдоль рейки. После поворота колеса на один-три зуба и соответственного перемещения вдоль гребенки на один-три шага колесо отводится от гребенки и возвращается в исходное положение. Затем начинается обработка следующего зуба или нескольких зубьев.
Нарезание гребенками менее производительно, чем нарезание шестерен круглыми долбяками и червячными фрезами. Точность и чистота обработки такие же, как и при обработке круглыми долбяками.
Колеса со спиральными зубьями можно обработать специальными круглыми долбяками со спиральными зубьями с углом спирали, обратным по направлению углу спирали зуба шестерни, равным ему по величине.
Для нарезания спиральных зубьев круглым долбяком зубодолбежный станок оснащен копирным устройством, которое сообщает шпинделю с долбяком одновременно продольным перемещением вращательное движение, причем зубья долбяка двигаются по винтовой линии.
Для нарезания колес со спиральными зубьями применяют обычные реечные долбяки с прямыми зубьями, которые перемещаются не параллельно оси заготовки, а под углом, равным углу подъема спирали зубьев колес.
Колеса с шевронными зубьями обрабатывают методом обкатки на специальных зубострогальных станках с двумя круглыми долбяками со спиральными зубьями или двумя реечными долбяками с косыми зубьями (рисунок 2).
 |
Станок, оснащенный круглыми долбяками, представляет собой как бы два зубодолбежных станка, соединенных основаниями, причем один настроен на обработку зубьев с правой спиралью, а другой - на обработку зубьев с левой спиралью. Инструмент и изделие совершают такие же движения, как на обычном зубодолбежном станке. Точно так же станок, оснащенный реечными долбяками, представляет собой как бы два станка с ползунами, движущимися в направляющих, расположенных под углом, соответствующем углу спирали зубьев шестерни. Реечные долбяки с косыми зубьями (правый и левый) имеют такой же угол наклона зубьев, как колесо. Долбяк и деталь совершают такие же движения, как на обычном зубодолбежном станке, на котором обрабатываются шестерни с косыми зубьями. Долбяки работают попеременно: один совершает рабочий ход, другой - обратный ход.
Этим способом могут обрабатываться шевронные зубчатые колеса без канавки между венцами.
Кроме обработки резанием, зубья цилиндрических зубчатых колес изготавливают методом пластической деформации - накатыванием. Зубья колес модулем до 1,5 мм накатывают в холодном состоянии на специальных станках или токарных станках с продольной подачей (рисунок 3, а). На оправке, установленной в центрах, закрепляют делительное колесо 2 и заготовки 4. Накатники 1 и 3, закрепленные на суппорте станка, имеют заборную часть для постепенного образования зубьев. В начале накатывания они входят в зацепление с делительным колесом 2, а по мере образования зубьев на заготовках приводятся во вращение этими зубьями. Для получения более точного профиля зубьев накатывание ведется с реверсированием вращения заготовок. Холодное накатывание может обеспечить точность изготовления зубьев колес до восьмой степени.
 |
В горячем состоянии накатываются зубья колес с модулем до 5 мм и диаметром до 450 мм. Горячее накатывание производится как с продольной, так и с радиальной подачей на мощных станах.
При горячем накатывании с продольной подачей заготовка, нагретая в высокочастотном индукторе до температуры 1000-1200° С, перемещаясь вдоль оси, вводится между накатниками, аналогично тому как это делается при холодном накатывании зубьев.
При горячем накатывании зубьев с радиальной подачей (рисунок 3, б) заготовка 4, закрепленная на оправке 6, после нагрева в индукторе вводится между вращающимися накатниками, закрепленными на шпинделях 5. Заготовка под действием накатников, сдвигающихся в радиальном направлении, вращается, и на ее поверхности образуются зубья. Накатники закреплены на шпинделях между дисками 7, препятствующий течению металла вдоль оси зубьев и способствующими лучшему заполнению формы зубьев. Накатники во время работы охлаждаются водой. Этот метод обеспечивает точность изготовления зубьев девятой-десятой степени. Для повышения точности зубья подвергают дополнительной чистовой обработке.
При накатывании зубьев понижается расход материала на изготовление колес, уменьшается трудоемкость процесса изготовления и за счет более выгодного расположения волокон металла повышается прочность зубьев.
Материал статьи написан на основе литературного источника "Технология производства двигателей внутреннего сгорания" М. Л. Ягудин
ЗАО «Литейно-механический завод «Прогресс» изготавливает цилиндрические зубчатые пары до 6 класса точности до m-45,D- 6000мм.
Возможно изготовление из материала заказчика, а также изготовление по образцу.
Профиль зубьев цилиндрических колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.
Прямозубые колёса
Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.
Косозубые колёса
Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.
В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.
Шевронные колеса
Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».
Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.
Секторные колеса
Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.
Колёса с круговыми зубьями
Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.
Храповые колеса
Храпово́й механи́зм (храпови́к) - зубчатый механизм прерывистого движения, предназначенный для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении. Проще говоря, храповик позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Храповые механизмы используются достаточно широко - например, в турникетах, гаечных ключах, заводных механизмах, домкратах, лебёдках и т. д.
Храповик обычно имеет форму зубчатого колеса с несимметричными зубьями, имеющими упор с одной стороны. Движение колеса в обратную сторону ограничивается собачкой, которая прижимается к колесу пружиной или под собственным весом.
Изготовление зубчатых колёс
Метод обкатки
В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.
Метод обкатки с применением гребёнки
Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.
Метод обкатки с применением червячной фрезы
Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление
Метод обкатки с применением долбяка
Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.
Метод копирования (Метод деления)
Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.
Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.
Горячее и холодное накатывание
Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.
Цилиндрические зубчатые передачи
Цилиндрические зубчатые колеса имеют основание в виде цилиндров и используются для параллельных валов. Колесо с меньшим количеством зубьев (шестерня) является ведущим, а с большим — ведомым. Если цилиндрические зубчатые колеса имеют одинаковые размеры и число зубьев, то их отношение частот вращения равно единице. Зубья в цилиндрических зубчатых парах могут располагаться как внутри, так и снаружи. При расположении зубьев снаружи цилиндрической зубчатой пары колеса движутся в противоположных направлениях. Если же они находятся внутри, то колеса движутся в одну сторону.
Виды цилиндрических зубчатых колес
Цилиндрические зубчатые колеса различаются по типу зубьев:
- шевронные — обладают V-образными зубьями;
- прямозубые — их оси находятся в радиальных плоскостях параллельно оси вращения;
- косозубые — имеют спиралевидные зубья, которые находятся под углом к вращающейся оси.
Существует еще и такой вид цилиндрических зубчатых пар как зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубья которого нарезаны с внутренней стороны. Они используются в условиях ограниченного пространства. Шестерня и колесо движутся в одну сторону, благодаря чему снижается трение и возрастает КПД.
Для заказа цилиндрических зубчатые колес обращайтесь к нам по телефонам со страницы "Контакты".
ООО "МЕХЛИТМАШ" изготавливает цилиндрические зубчатые пары до 6 класса точности до m-45,D- 6000мм.
Возможно изготовление из материала заказчика, а также изготовление по образцу.
Профиль зубьев цилиндрических колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.
Прямозубые колёса
Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.
Косозубые колёса
Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.
В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.
Шевронные колеса
Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».
Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.
Секторные колеса
Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.
Колёса с круговыми зубьями
Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.
Храповые колеса
Храпово́й механи́зм (храпови́к) - зубчатый механизм прерывистого движения, предназначенный для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении. Проще говоря, храповик позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Храповые механизмы используются достаточно широко - например, в турникетах, гаечных ключах, заводных механизмах, домкратах, лебёдках и т. д.
Храповик обычно имеет форму зубчатого колеса с несимметричными зубьями, имеющими упор с одной стороны. Движение колеса в обратную сторону ограничивается собачкой, которая прижимается к колесу пружиной или под собственным весом.
Изготовление зубчатых колёс
Метод обкатки
В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.
Метод обкатки с применением гребёнки
Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.
Метод обкатки с применением червячной фрезы
Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление
Метод обкатки с применением долбяка
Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.
Метод копирования (Метод деления)
Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.
Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.
Горячее и холодное накатывание
Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.
Цилиндрические зубчатые передачи
Цилиндрические зубчатые колеса имеют основание в виде цилиндров и используются для параллельных валов. Колесо с меньшим количеством зубьев (шестерня) является ведущим, а с большим - ведомым. Если цилиндрические зубчатые колеса имеют одинаковые размеры и число зубьев, то их отношение частот вращения равно единице. Зубья в цилиндрических зубчатых парах могут располагаться как внутри, так и снаружи. При расположении зубьев снаружи цилиндрической зубчатой пары колеса движутся в противоположных направлениях. Если же они находятся внутри, то колеса движутся в одну сторону.
Виды цилиндрических зубчатых колес
Цилиндрические зубчатые колеса различаются по типу зубьев:
- шевронные - обладают V-образными зубьями;
- прямозубые - их оси находятся в радиальных плоскостях параллельно оси вращения;
- косозубые - имеют спиралевидные зубья, которые находятся под углом к вращающейся оси.
Существует еще и такой вид цилиндрических зубчатых пар как зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубья которого нарезаны с внутренней стороны. Они используются в условиях ограниченного пространства. Шестерня и колесо движутся в одну сторону, благодаря чему снижается трение и возрастает КПД.
Для заказа цилиндрических зубчатые колес обращайтесь к нам по телефонам со страницы "Контакты".
Загрузка...