Зубохонингование и зубошлифование цилиндрических зубчатых колес

Зубохонингование и зубошлифование являются процессами чистовой обработки закаленных цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями с внешним и внутренним зацепле­нием.

1. Отделка базовых поверхностей

Если зубья не шлифуются, то точность зубчатого колеса в основном определяется точностью обработки базовых поверх­ностей. У колес-валов базовые поверхности (шейки, торцы) после термической обработки шлифуют при установке в центрах, ко­торые перед шлифованием зачищают и удаляют забоины. Точные зубчатые колеса-валы правят на прессах с высокой точ­ностью.

У колес-дисков базовые отверстия и опорный торец обрабаты­вают за один установ на внутришлифовальных станках в кулач­ковых и мембранных патронах. Кулачковые патроны используют в единичном и мелкосерийном производстве, они допускают обра­ботку зубчатых колес с большим диапазоном диаметров.

В массовом и серийном производстве применяют мембранные патроны (рис. 22, а), (слайд) обеспечивающие более точную и быструю установку заготовки. Базой при установке колеса в патрон слу­жит делительная окружность зубьев и торец ступицы или зубча­того венца. Перед установкой колеса 1 во впадины зубьев закла­дывают ролики 3 с сепаратором 2. Затем колесо вместе с сепара­тором вставляют в патрон до упора в пальцы 6. В это время ку­лачки 4 под действием мембраны разжаты. Шток 9 пневмоцилиндра нажимает на торец мембраны 8, которая упруго прогибается и разжимает кулачки. При отводе штока назад мембрана возвра­щается под действием сил упругости в исходное положение. Ку­лачки сближаются и зажимают обрабатываемое колесо через ро­лики с одновременным поджимом к пальцам 6.

Различные виды базирования цилиндрических колес приве­дены на рис. 22. Размеры ролика или клинового пальца 10 вы­бирают такими, чтобы они контактировали в зоне делите-льной окружности (рис. 22, б). При ручной загрузке ролики группи­руют по три-четыре под каждый кулачок (рис. 22, в), в случае автоматической загрузки ролики вводят во все впадины зубьев. Для ручной и автоматической загрузки широко применяют мембран­ные патроны с тремя клиновыми пальцами 11 (рис. 22, д), план­ки 12 ориентируют заготовку при установке в патрон. Колеса с маленьким диаметром устанавливают по делительной окруж­ности и торцу в патроне по трем зубчатым колесам (рис. 22, г). Когда у блочных зубчатых колес отверстия с обоих торцов шли­фуют одновременно, применяют мембранные патроны двойного действия с клиновыми пальцами. Установка производится по край­ним зубчатым венцам (рис. 22, е).

2. Зубохонингование

Зубохонингование является высокопроизводительным методом, который применяется для уменьшения шероховатости поверх­ности шевингованных зубчатых колес до Ra = 1,25–0,32 мкм, снижения уровня шума на 2–4 дБ, удаления небольших забоин и заусенцев величиной до 0,3 мм и увеличения срока службы зака­ленных зубчатых колес после шевингования или зубошлифования.

Процесс хонингования предназначен для удаления небольшого припуска и исправления небольших погрешностей. Практически припуск под хонингование не оставляют, снимаемый припуск со стороны зуба составляет 0,01–0,03 мм, в этих же пределах проис­ходит исправление погрешностей в зубчатом зацеплении. У зубча­тых колес самолетов и космических аппаратов применение после шлифования зубьев хонингования хонами со шлифованным про­филем позволило увеличить срок службы за счет повышения точ­ности и уменьшения шероховатости поверхности. В автомобильной промышленности хонингование применяют после шевинго­вания в основном для снижения уровня шума путем уменьшения шероховатости поверхности, удаления забоин и других повреж­дений. Хонингование не повышает температуру поверхности зуба, не вызывает тепловых трещин, прижогов и не снижает твердость поверхностного слоя. В процессе хонингования обрабатываемое колесо обычно находится в плотном зацеплении с абразивным зубчатым хоном, выполненным в виде косозубого колеса при угле скрещивания осей 10–15°. Зубчатое колесо совершает возвратно-­поступательное движение параллельно своей оси. Направление вращения хона изменяется при каждом ходе стола. Беззазорное зацепление происходит при небольшом регулируемом давлении путем поджима бабки инструмента к колесу. Во время рабочего цикла хон подвижен, он как бы следует за погрешностями в зубьях колеса и тем самым предотвращает поломку инструмента и умень­шает эти погрешности до определенных пределов.

Зубохонингование осуществляется на специальных станках, на которых предусмотрены два метода хонин­гования с радиальным и окружным нагружением. На рис. 23 (слайд) приведена схема хонингования с радиальным на­гружением. В процессе хонингования вершина и профиль зуба колеса 2 постоянно контактируют с впадиной и профилем зуба хона 1 в точках 4. Благодаря контактированию внешнего диаметра колеса со впадиной зуба хона под небольшим давлением зубья колеса постепенно внедряются в тело хона и автоматически вос­станавливают его зубья, а на вершине зуба колеса образуется скругление небольшого радиуса, которое обеспечивает плавный вход зубьев в начале зацепления. Чтобы предотвратить поломку зубьев, хон по внеш-нему диаметру 3 периодически правят для поддержания необходимого радиального зазора 5.

Для диаметра хона 200–250 мм частота вращения составляет 200–250 об/мин, горизонтальная подача в пределах 180–220 мм/мин, количество двойных ходов стола 2–3, радиальное нагружение инструмента к обрабатываемому колесу осуществляется с силой 15–45 Н. Вре­мя обработки колеса составляет 30–60 с.

3. Зубошлифовaние

Среди чистовых методов обработки зубьев зубошлифование имеет ряд преимуществ. Этот метод обеспечивает самую высокую точность обработки (3—6-ю степень точности) и малую шерохова­тость поверхности. Шлифование позволяет устранить неизбеж­ные деформации при закалке и производить профильную и про­дольную модификацию зубьев для повышения эксплуатационных показателей. Зубошлифование широко используют для обработки зубчатых колес авиационной техники; станков, измерительных колес, шеверов, долбяков, накатников и т. д. В настоящее время применяют два метода шлифования цилиндрических зубчатых колес: копирования и обкатки.

Зубошлифование методом копирования (рис. 24, а) (тот же слайд) осуществля­ется профильным шлифовальным кругом, профиль которого обычно соответствует профилю впадины зуба колеса. Обрабатываемое ко­лесо 2 в процессе шлифования, оставаясь неподвиж-ным, совер­шает возвратно-поступательное движение, а вращающийся шлифо­вальный круг 1 перемещается вдоль зуба колеса, получает периоди­ческую подачу на глубину шлифования и окончательно шлифует одну или обе стороны зубьев колеса одновременно.

Эвольвентная или модифицированная форма профиля зуба на шлифовальном круге обеспечивается путем правки специальным приспособлением. Точность станка в первую очередь определяется точностью системы деления. Диаметр делительного диска должен быть значительно больше и точнее, чем диаметр и допуски на изготовление обрабатываемого колеса. Профиль шлифовального круга зависит от точности правочного алмазного устройства. При обработке косозубых колес трудности возникают при профили­ровании шлифовального круга и получении точного направления зуба, поэтому этот метод более эффективен при шлифовании прямо­зубых колес. На станках для профильного шлифования можно обрабатывать цилиндриче-ские колеса с прямыми и косыми зубьями, внешнего и внутреннего зацепления. Этот высоко-производитель­ный и точный метод обработки широко применяют для шлифова­ния силовых зубчатых передач самолетов, реактивной техники, а также точных измерительных колес.

Шлифование методом непрерывного обкатывания абразивным червяком (рис. 24, б) аналогично зубофрезерованию, где вместо червячной фрезы применяются одно- или двухзаходный абразивный червяк с реечным профилем зуба. В процессе шлифования абра­зивный червяк 2, находясь в зацеплении с зубьями обрабатывае­мого колеса 1, в результате движения обкатки осуществляет фор­мирование эвольвентного профиля зуба. Основным преимущест­вом этого метода является высокая производительность, которая достигается благодаря непрерывному процессу резания, приме­нению многозаходных червяков и одновременной обработки обоих профилей зуба при движении детали вверх и вниз. Наибольшая производительность достигается при обработке зубчатых колес с модулем до 4—5 мм. Другая особенность метода – высокая точ­ность обработки по шагу зуба, погрешности профиля и направле­ния зуба исправляются в меньшей степени. Этот метод шлифова­ния используется для обработки зубчатых колес самолетов, стан­ков и автомобилей. В автомобилях шлифованию подвергают зуб­чатые колеса коробок передач, ведущих мостов и газораспреде­ления в дизелях.

Шлифование методом обкатывания с делением двусторонним коническим кругом (рис. 24, в). Профиль зубьев обрабатывае­мого колеса 2 обкатывается по прямобочному профилю шлифоваль­ного круга 1, воспроизводя зацепление обрабатываемого колеса с производящей рейкой 3. Движение обкатки, состоящее из воз­вратно-вращательного движения колеса вокруг своей оси и про­дольного его перемещения от центра, осуществляется сменными колесами гитары деления и гитары обкатки. В зависимости от тре­буемой точности и производительности стороны зуба шлифуют одновременно или поочередно. Преимуществом метода является высокая производительность и точность обработки, короткое время переналадки станка, широкая универсальность. Наиболее рацио­нально его применение для изготовления зубчатых колес с модулем свыше 4–5 мм.

Шлифование методом обкатки с делением двумя тарельчатыми кругами (рис. 24, г, д, е). Шлифовальные круги 1 устанавливают под углом, равным 0° (рис. 24, г), или под углом зацепления – метод К. Преимущество метода шлифования К (рис. 24, г) – бо­лее короткий путь обкатки, простота в достижении продольной и профильной модификации зуба. Каждый круг обрабатывает одну боковую сторону зуба колеса. Обрабатываемое колесо 2 кроме воз­вратно-поступательного движения получает обкаточное движе­ние через обкатной сектор 3 и стальные ленты 4, диаметр сектора равен диаметру основной окружности обрабатываемого колеса минус толщина ленты. Благодаря простой и короткой кинемати­ческой цепи движения обкатки через сектор и стальные ленты до­стигается высокая точность обработки. Тарельчатый круг в про­цессе шлифования касается обрабатываемой боковой поверхности зуба лишь небольшим участком периферии. Благодаря небольшой и быстро перемещающейся контактной площадке по поверхности зуба выделяется незначительное количество тепла, что позволяет производить шлифование без охлаждения. Повышенный износ круга автоматически компенсируется. Этот метод шлифования широко применяется для изготовле­ния и заточки шеверов и зубчатых накатников, он более экономи­чен, чем заточка шеверов на станках с одним шлифовальным кру­гом большого диаметра. Время заточки дискового шевера диа­метром 250 мм составляет от 0,5 до 1,5 ч. Достигаемая точность погрешности профиля окружного шага и направления зуба на­ходятся в пределах 3 мкм, шероховатость поверхности Ra»5 мкм.

К недостаткам процессов шлифования следует отнести шлифо­вочные прижоги, трещины и т. д., которые зависят от многих причин: характеристики шлифовального круга, СОЖ, режимов ре­зания и т. д. Ухудшение поверхности в форме пятнистости, снижения твердости и образования трещин чаще всего выявляются при снятии большого припуска на высоких скоростях. Наиболее эффективным средством выявления прижогов или отпуска у ответ­ственных зубчатых передач является травление.

Дата добавления: 2014-01-03