Оборудование и инструмент для обработки зубчатых колёс

Для нарезания зубьев на венце шестерен используются в основном два метода: метод копирования и метод обкатки. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки

Метод копирования заключается в следующем. Заготовка цилиндрического зубчатого колеса закрепляется на специальном делительном приспособлении, установленном на столе универсально-фрезерного станка. Приспособление должно обеспечивать с достаточной точностью деление окружности заготовки на заданное число зубьев. В шпинделе фрезерного станка закрепляется инструмент. В качестве инструмента для нарезания зубьев применяются дисковые и концевые фасонные фрезы, профиль которых соответствует профилю впадины между зубьями.

Такая фреза последовательно нарезает каждую впадину. После нарезания впадины заготовка при помощи делительного устройства поворачивается на один шаг и процесс повторяется. Для повышения стойкости фрез обработку производят в 2, а для крупномодульных в 3 прохода. Пальцевые фрезы при переточках теряют точность и кроме того производительность при работе такими фрезами не высокая. Чаще используются при нарезке шевронных колёс. Дисковые фрезы выдерживают большое количество переточек.

Обработка методом копирования требует для каждого сочетания модуля и числа зубьев иметь свою фрезу. Например, чтобы охватить различные типоразмеры зубчатых колёс одного модуля приходится иметь набор из 8 – 10 фрез. Это является одним из недостатков метода копирования (кроме невысокой производительности). К преимуществам метода следует отнести возможность использования универсального оборудования и оснастки. Поэтому этот метод используется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при производстве ремонтных работ.

 

 

Обработка зубчатых колёс методом обкатки применяется в крупносерийном и массовом производстве при производстве цилиндрических зубчатых колёс с прямым и косым зубом на специальных зубофрезерных станках. В качестве обрабатывающего инструмента используется специальная червячная фреза, представляющая собой винт, у которого для образования режущих зубьев прорезаны канавки. Оси заготовки и инструмента перекрещиваются, угол скрещивания равен углу подъёма витка винтовой линии инструмента. При нарезании косозубых колёс ось инструмента дополнительно поворачивается на угол наклона зуба. В зависимости от направления зуба этот угол может вычитаться или суммироваться с углом подъёма витка фрезы.

В зубофрезерном станке выполняются следующие движения:

*главное движение – вращение инструмента с частотой, обеспечивающей заданную скорость резания;

*вращение заготовки, согласованное с вращением инструмента, обеспечивает деление на заданное число зубьев; при нарезании косозубых колёс заготовка получает дополнительный доворот;

*перемещение заготовки в радиальном направлении на величину высоты зуба (настроечное);

*перемещение инструмента вдоль оси заготовки – движение подачи.

Обработка ведётся при обильном охлаждении. В качестве СОЖ используется минеральное масло.

В мелкосерийном и серийном производстве для нарезания цилиндрических колёс применяют зубодолбёжные станки. На этих же станках нарезают зубчатые колёса с внутренним венцом

 

 

 

Станок имеет стол, на котором крепится заготовка, шпиндель для крепления инструмента. В отличие от зубофрезерного станка их оси параллельны. Обработка ведётся при имитации зацепления зубчатой пары. Инструмент – долбяк – имеет вид зубчатого колеса, но зубья его спрофилированы в виде резцов.

На станке выполняются следующие движения:

*вращение заготовки, закреплённой на столе станка;

*согласованное с ним вращение долбяка;

*возвратно – поступательное движение долбяка. Это движение является главным, так как оно обеспечивает скорость резания;

*движение врезания – перемещение заготовки или инструмента в радиальном направлении на высоту зуба. Это движение задаётся специально спрофилированным кулачком, который обеспечивает обработку за 1, 2, или 3 прохода. Такое же количество оборотов сделает заготовка.

Для обработки на зубофрезерных и зубодолбёжных станках заготовки устанавливаются на оправку с базированием по торцу детали. Для повышения производительности собирают пакет из нескольких заготовок.

В промышленном масштабе при производстве зубчатых колёс используется метод холодного и горячего накатывания зубьев, который обеспечивает получение заготовок 8й степени точности. Процесс холодного накатывания повышает производительность в несколько раз. Холодное накатывание можно производить по целому металлу для колес с модулем до 1,5 мм.

Для повышения качества на финишных операциях выполняется операция зубошлифования. Шлифование зубьев выполняется на специальных зубошлифовальных станках по одному из трёх методов:

*копирование; впадину между зубьями шлифуют абразивным кругом, заправленным по профилю впадины, аналогично фрезерованию методом копирования.

*обкатка зуба дисковыми абразивными кругами с прямолинейными боковыми сторонами профиля. Два крайних круга выполняют предварительную обработку, средний - чистовую. Такая обработка обеспечивает получение 5 - 6 степени точности.

*Шлифование зубьев червячным шлифовальным кругом по методу обкатки, аналогично зубофрезерованию.

Для получения высокого качества поверхности зубьев используют отделочные операции, в частности, хонингование зубьев. Хон представляет собой зубчатое колесо соответствующего модуля из особого состава с абразивом. Хон имитирует зацепление с обрабатываемым колесом по типу зубчатого зацепления. Хонингование выполняется на станках типа шевинговальных, у которого инструмент или заготовка притормаживается для создания необходимого усилия притирки. Колесо совершает реверсивное вращательное движение, чтобы обеспечить притирку обеих сторон зуба и возвратно-поступательное движение вдоль оси, но без радиальной подачи Хонингование зубчатых колёс не исправляет погрешности, а только улучшает чистоту поверхности. Применяется для колёсмодулем 1,5÷6мм.Припуск под хонингование не превышает 0,02÷0,05 мм.

Построение технологического маршрута обработки зубчатых колёс во многом зависит от технических требований к изделию, конструктивных особенностей и масштаба производства. Чем выше степень точности изготавливаемого колеса, тем большее внимание уделяется вопросам стабилизации материала, которое достигается термической обработкой.