Технологические основы машиностроения Типы производства (стр. 17 из 20)
7.4.3 Нарезание зубьев
Основным методом обработки зубьев является метод обкатки. Цилиндрические колеса с прямыми, косыми и шевронными зубьями обрабатывают зубофрезерованием червячной фрезой или зубодолблением дисковым долбяком. Конические зубчатые колеса обрабатывают резцами на станках специального назначения.
По условиям точности при обработке зубчатых колес 9-й степени точности в качестве окончательного перехода применяют зубофрезерование многозаходной фрезой. Для колес 8-й степени точности необходима окончательная обработка однозаходной червячной фрезой или чистовое зубодолбление; для колес 7-й степени точности — шевингование зубьев после зубонарезания.
По условиям производительности в серийном производстве принято обрабатывать за один переход (без деления на предварительную и чистовую операции) зуб с модулем т до 4 мм. При т > 4 мм целесообразно предварительную обработку выполнять многозаходной червячной фрезой с повышенной скоростью резания и большой подачей. Требуемая точность обработки и более высокая чистота поверхности обеспечиваются на чистовой операции при обработке однозаходной червячной фрезой со шлифованными зубьями, работающей на чистовых режимах.
Метод нарезания зубьев выбирают при сравнении по трудоемкости. Основное время обработки зубьев возрастает с увеличением модуля зуба; при одном и том же модуле оно зависит от длины обработки, определяемой шириной нарезаемого венца и длиной врезания инструмента. В связи с тем что длина врезания червячной фрезы значительно больше длины врезания долбяка, при малой ширине венца выгоднее по основному времени tо.д зубодолбление, а при большей ширине венца — зубофрезерование tо.ф. Расчетами установлено, что зубофрезерование выгоднее зубодолбления (tо.ф <tо.д) при нарезании зубчатых колес с модулем т = 5 ... 8 мм при длине обработки более 35 мм, с m = 4 мм при длине более 40 мм и с m= 3 мм при длине более 60 мм. Зубодолбление целесообразно применять для зубчатых колес с малым модулем (2—2,5 мм) при любой длине обработки (от 15 до 80 мм), а также для узких колес (до 30 мм) при т от 2 до 8 мм.
Зубодолбление является единственным методом обработки зубьев блочных зубчатых колес, когда между соседними венцами нет места для выхода червячной фрезы, а также для зубьев внутреннего зацепления. Нарезание зубьев на неполной окружности (зубчатые секторы) методом зубодолбления всегда возможно и более производительно, чем зубофрезерование.
При установке заготовок ось посадочной поверхности зубчатого колеса необходимо совместить с осью вращения стола зуборезного станка. Этой задаче отвечает центрирование колеса с посадочным отверстием на оправке с опорой на торец ступицы или обода.
Валы-шестерни устанавливают на станке в центрах и проверяют на биение по посадочным шейкам (с точностью 0,02 мм) и нарезаемой части (биение до 0,04 мм).
В серийном производстве при изготовлении зубчатых колес нескольких типоразмеров применяют групповые переналаживаемые приспособления
(система УНП — универсально-наладочных приспособлений (рис. 7.11.). Для обработки определенной детали в приспособление устанавливают несколько специальных деталей (главным образом базирующих элементов и переходных деталей) для обеспечения требуемого положения по высоте. Зубчатые колеса с базовым отверстием диаметром до 30 мм устанавливают обычно непосредственно на центрирующую оправку (вид а). При больших диаметрах базовых отверстий на одну и ту же оправку надевают базирующие кольца требуемых размеров (вид б). Сварной корпус 1 в сборе с основной оправкой 2 опирается на плоскость и ориентируется в выточке стола зуборезного станка с помощью центрирующего выступа 11. Крепежные элементы включают сферическую шайбу 10. Все остальные сменные элементы конструкции заменяют при наладке станка на обработку новой детали. Справа на чертеже показан вариант наладки для зубчатого колеса малого диаметра, а слева — для колеса большого диаметра. Впервом случае заготовка установлена на опорное кольцо 4 и базируется по кольцу 5; кольцо 3 служит переходным элементом; зажимное кольцо 6 расположено в области ступицы детали. Во втором случае базирование в осевом направлении и закрепление производится в области обода колеса, с помощью опоры 7 и диска 9; центрирующим элементом служит кольцо 8.
а — установка заготовок на оправке; б — варианты использования переходных элементов; е, г — варианты наладок для долбления внутренних зубьев
Рис. 7.11. Применение универсально-наладочных приспособлений при обработке зубчатых колес
При обработке зубчатых колес с внутренним зацеплением зажимные элементы должны располагаться снаружи. Для базирования заготовки со ступицей (вид в) используют центрирующую оправку 1 и переходные кольца 2 и 3; заготовка без ступицы (вид г) базируется по наружной поверхности с помощью переходного элемента 4 типа чаши и той же центрирующей оправки 1.
При наладке зуборезной операции проверяют радиальное биение червячной фрезы (допускаемое биение 0,02—0,03 мм). Оправку для детали проверяют на радиальное биение в двух сечениях — вверху ивнизу; на одном обороте стола станка допускается биение 0,02 мм. Контролируют также радиальное биение наружной поверхности колеса; однако в серийном производстве приходится учитывать погрешность, автоматически получающуюся из-за зазора посадки отверстия шестерни на оправке. Погрешность установки может быть уменьшена при применении разжимных оправок.
Для уменьшения доли времени на врезание и выход червячной фрезы в штучном времени при фрезеровании зубчатых венцов небольшой ширины целесообразно устанавливать на оправку несколько заготовок. Однако следует ожидать снижения точности обработки из-за колебания наружного размера и не параллельности торцов у заготовок, а также вследствие смещения осей базовых отверстий заготовок при установке на оправке с зазором.
7.4.4 Изготовление крупногабаритных зубчатых колёс
К крупногабаритным относятся зубчатые колеса диаметром более 500 мм. Однако при обработке деталей больших размеров (диаметром более 1,5— 2 м) технологические процессы имеют специфику. Она определяется, с одной стороны, большими габаритами и массой деталей, а с другой — условиями их изготовления мелкосерийное производство, при котором технологические процессы недостаточно отработаны).
Крупногабаритные зубчатые колеса выполняют цельными или составными. Цельные колеса могут быть литыми (сталь или чугун) или коваными. Составные колеса могут быть с насадными бандажами и сварными. Большое внимание уделяется контролю качества материала — химическому анализу и механическим испытаниям.
Технологические процессы получения заготовок предусматривают изготовление образцов для испытаний. Для вала-шестерни ось образца располагают вдоль оси шестерни, для чего заготовку вала соответственно удлиняют; для колеса ось образца располагают по радиусу, а для бандажа — в тангенциальном направлении, увеличивая ширину заготовки для возможности отрезки кольца, из которого затем вырезают образцы.
У литых заготовок химический состав и механические свойства проверяют также на образцах, выполненных в виде приливов на ступице и взятых после отжига или нормализации.
7.4.5 Обработка заготовок до нарезания зубьев
Заготовки крупногабаритных зубчатых колес вначале размечают, принимая за базу необрабатываемые поверхности обода, ступицы и диски. При разметке проверяют величину и расположение припусков на обработку по ободу, отверстиям и торцам; намечают осевые линии и плоскости симметрии. Основную обработку выполняют на токарно-карусельном станке за два установа. Вначале предварительно обрабатывают обод и отверстие и окончательно — торцы обода и ступицы с одной стороны. Устанавливают заготовку с выверкой по разметочным рискам с помощью двух разметочных игл. Сообщая предварительно закрепленной на столе заготовке медленное вращение, выявляют с верхнего суппорта радиальное биение, а с бокового суппорта — торцовое биение заготовки. Заготовку закрепляют таким образом, чтобы при обработке обода был обеспечен выход для резца.
Для сокращения трудоемкости обработки наладка карусельного станка предусматривает параллельную работу инструментов закрепленных в боковых и верхних суппортах.
Для более точной выверки при втором установе целесообразно при предварительной обработке обода колеса проточить на его поверхности с чистовой подачей контрольный поясок шириной 20—30 мм.
При втором установе выполняют чистовую обработку обода и отверстия, а также обработку по чертежу торцов обода и ступицы с другой стороны колеса. Заготовку ставят обработанным торцом на мерные планки, закрепляют болтами (иногда кулачками изнутри) и выверяют индикатором по контрольному пояску. Размеры по высоте (ширина обода и ступиц) обеспечиваются от обработанного торца, без выверки. На торец обода, обработанный с одного установа с отверстием, наносят с помощью резца клеймо в виде круговой риски. Этот торец считается базовым для последующей обработки. Окончательную обработку обода и торцов колес 7-й степени точности и быстроходных шестерен 8-й степени точности для обеспечения более жестких требований к концентричности посадочных поверхностей и делительных окружностей выполняют на токарном станке после сборки с валом при установке его в центрах. Выверку при установке делают по посадочным шейкам вала или по базовому торцу при помощи индикатора с точностью 0,02 мм (иногда до 0,05 мм). Биение устраняют тщательной пригонкой центров. Выходную канавку точно протачивают на ободе, так как она будет выверочной базой при установке на зубофрезерном станке; допускается биение выточки относительно посадочных шеек 0,03 мм.