Изготовления зубчатых колес

Типовой технологический процесс

Точность размеров.Самым точным элементом зубчатого колеса является отверстие, которое вы­полняется обычно по 7-му квалитету если нет особых требований.

Точность взаимного расположении. Несоосность начальной окружности зубчатого колеса относи­тельно посадочных поверхностей допускается не более 0.05...О Л мм. Неперпендикулярность торцов к оси отверстия или вала (биение торцов) обычно принимается не более 0.01...0.015 мм на 100 мм диамет­ра. В зависимости от условий работы колеса эта величина может быть повышена или несколько умень­шена.

Твердость рабочих поверхностей. В результате термической обработки поверхностная твердость зубьев цементируемых зубчатых колес должна быть в пределах HRC 45...60 при глубине слоя цемента­ции 1...2 мм. При цианировании твердость HRC 42...53, глубина слоя должна быть в пределах 0,5...0,8 мм.

Твердость незакаливаемых поверхностей обычно находится в пределах НВ 180...270. Для рассматриваемого зубчатого колеса (рисунок 1. 49).

- посадочное отверстие выполняется по 7-му квалитету;

- точность формы не задается;

- точность взаимного расположения ограничена величиной торцового биения плоских поверхно­стей относительно оси отверстия не более 0.016 мм. а также величиной несимметричности шпоночного паза относительно оси отверстия не более 0.02 мм;

Рисунок 1.49. Зубчатое колесо с типовыми требованиями к точности его изготовления.

- шероховатость поверхности зубчатого венца Ra = 0.63 мкм. отверстия и торцов - 1.25 мкм. Зубча­тый венец закаливается ТВЧ до HRC 45...50 на глубину 1...2 мм.

Различают основные виды заготовок зубчатых колес при разных конструкциях и серийности вы­пуска: заготовка из проката; поковка, выполненная свободной ковкой на ковочном молоте: штампо­ванная заготовка в подкладных штампах, выполненных на молотах или прессах: штампованная за­готовка в закрепленных штампах, выполненных на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах.

Заготовки, получаемые свободной ковкой на молотах, по конфигурации не соответствуют форме готовой детали, но структура металла благодаря ковке улучшается по сравнению с заготовкой, отрезан­ной пилой от прутка.

Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия облоя. форма заготовки ближе к готовой детали, снижается себестоимость, экономия метал­ла составляет от 10 до 30 %. Однако отмечается повышенный расход штампов.

Штамповка на прессах имеет большое преимущество перед штамповкой на молотах: получается точная штамповочная заготовка, припуски и напуски меньше на 30 %. по конфигурации заготовка ближе к готовой детали. На прессах можно штамповать с прошиванием отверстия.

Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах изготовляют заготовки зубчатых колес с хвосто­виком или с отверстием.

Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колес и технических тре­бований. У колес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длиной центрального

базового отверстия (LID > 1) в качестве технологических баз используют: двойную направляющую по­верхность отверстия и опорную базу в осевом направлении - поверхность торца.

У одновенцовых колес типа дисков (LID < 1) длина поверхности отверстия недостаточна для обра­зования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия - двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий.

На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные "черные" поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанием зубьев после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентной боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного от­верстия.

Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следую­щие варианты базирования. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку, заготовку крепят в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабаты­вают поверхность обода и другие поверхности колеса.

Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-й степени точности (рисунок 1.49) следующие:

005 Заготовительная.

Для заготовок из проката - резка проката, для штампованных заготовок - штамповка.

Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более 3-х диаметров.

Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получают литьем.

010 Токарная.

Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны начерно, точить наружную поверхность обо­да до кулачков патрона начерно, расточить начерно на проход отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную поверхность ступицы начерно, точить фаски.

Технологическая база - наружная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепле­ние в кулачках токарного патрона).

Оборудование: единичное производство - токарно-винторезный станок; мелко- и среднесерийное -токарно-револьверный. токарный с ЧПУ; крупносерийное и массовое - одношпиндельный или много­шпиндельный токарный полуавтомат (для заготовки из прутка - прутковый автомат).

015 Токарная.

Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) начерно, точить наружную поверхность обода на оставшейся части начерно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.

Технологическая база - обработанные поверхности обода и большего торца (со стороны ступицы). Оборудование - то же (см. операцию 010).

020 Протяжная (долбежная).

Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие. Технологическая база - отверстие и базовый торец колеса.

Оборудование - горизонтально-протяжной или долбежный станки. Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо чистового растачивания на предыдущей операции.

025 Токарная.

Точить базовый и противолежащие торцы, наружную поверхность венца начисто.

Технологическая база - поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку, осевое положение на оправке фиксируется путем применения подкладных колец при запрессовке заготов­ки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности поверхно­стей вращения колеса.

Оборудование - токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат.

030 Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начерно (обеспечивается 8-я степень точности).

Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец).

Оборудование - зубофрезерный полуавтомат.

035 Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-я степень точности).

040Шевинговальная.

Шевинговальная операция повышает на единицу степень точности зубчатого колеса. Операции применяют для термообрабатываемых колес с целью уменьшения коробления зубьев, так как снимается поверхностный наклепанный слой после фрезерования.

Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой).

Оборудование - зубошевинговальный станок.

045 Термическая.

Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить - согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности ко­леса на одну единицу.

050 Внутришлифовальная.

Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один уста­нов обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.

Технологическая база - рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калибровочные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съема металла и зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке.

Оборудование - внутришлифовальный станок.

При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения со­осности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифо-вальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца, противолежащего базовому (желательно за один установ на оправке).

Технологическая база - отверстие и базовый торец.

Оборудование - круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станки.

Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительной базы.

055 Плоскошлифовальная.

Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу). Технологическая база - базовый торец.

Оборудование - плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.

060 Зубошлифовальная.

Шлифовать зубья.

Технологическая база - отверстие и базовый терец.

Оборудование - зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червяч­ным кругами или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.

Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величи­ной коробления зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время термообработ­ки на одну степень конечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при тер­мообработке больше, чем на одну степень.

065 Контрольная.

Применяются варианты техпроцесса с однократным зубофрезерованием, но с двукратным зубошлифованием.

Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности ко­лес на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колес шевингование является последней операцией: перед термообработкой шевингуют зубья в целях уменьшения деформации колеса в процессе термообработки и повышения степени на одну еди­ницу.

Дата добавления: 2015-05-29