Донецк 2004

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: Технологии машиностроения

ДОКЛАД

На тему: «Нарезание зубчатых прямозубых колёс с модулем>15мм»

Выполнил: студент гр. ТМ-00б С.В. Авраменко

Проверил

доцент В.А. Богуславский

ДОНЕЦК 2004

Реферат

Научно-исследовательская работа: 39 с., 3табл., 7рис., 6 источников.

Объект исследования: производства крупномодульных зубчатых колес.

Цель работы: изучить особенности производства крупномодульных зубчатых колёс различными методами. Выяснить, от чего зависит их точность и типичные недостатки каждого из методов.

Изучены методы производства крупномодульных зубчатых колёс, сделаны выводы по их точности и экономической целесообразности, предложены способы их улучшения и повышения.

ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, МОДУЛЬ, ФРЕЗА, УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТАНОК, ТВЁРДЫЙ СПЛАВ, ТОРЕЦ, ЗАКАЛКА, ПРОФИЛЬ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………4

1. НАРЕЗАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ КОПИРОВАНИЯ…………5

2. НАРЕЗАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ ОБКАТКИ……………...11

3.ОТДЕЛКА БАЗОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОЛЕСА ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ……………………………………………..........14

4. ФОРМУЛЫ РАСЧЕТА ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ……………………………..18

4.1Определение размеров фрезы по нормам………………………………18

4.2 Определение конструктивных размеров фрезы………………………..19

5. ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИИ …………………………….24

6. ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ЗУБОДОЛБЛЕНИИ…………………………………28

7.ПОГРЕШНОСТЕЙ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЬЕВ ПРОФИЛИРОВАННЫМИ МОДУЛЬНЫМИ ФРЕЗАМИ……………………………………………………..31

8. ПРИЧИНЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЬЕВ ГРЕБЁНКАМИ...33

9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НАРЕЗАНИЯ СБОРОЧНОГО ШЕВРОННОГО КОЛЕССА…………………………………………………….35

ВЫВОДЫ…………………………………………………………………………36

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК………………… ……………………………………….39

ВСТУПЛЕНИЕ

Современное производство требует высокой производительности, эффективного использования оборудования и повышение качества выпускаемой продукции и её конкурентоспособности. Это во многом зависит от состояния производства предприятий, технического вооружения, применяемых методов организации труда и используемых технологических процессов.

В настоящее время происходит внедрение новых методов обработки с использованием автоматических и автоматизированных станков что позволяет сократить сроки производства, увеличить объем производства и снизить себестоимость продукции.

Чтобы значительно сократить время изготовления и увеличить точность продукции, требуется специальный системный подход и анализ методов получения продукции и его экономического подтверждения. Этому и учится студент во время выполнения научно-исследовательской работы

1. НАРЕЗАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

МЕТОДОМ КОПИРОВАНИЯ

Для нарезания зубчатого колеса чаще всего используют многолезвийные инструменты, такие как дисковые и пальцевые фрезы. Дисковые фрезы более производительны и применяются чаще. Но при больших модулях, начиная примерно с 10, габариты дисковых фрез очень велики, поэтому в таких случаях используют пальцевые фрезы. С помощью пальцевых фрез нарезают также шевронные колеса без дорожки между ветвями колеса. Дисковыми же фрезами это не производится, так как при нарезании зубьев с одной стороны фреза будет неизбежно врезаться в зубья с другой стороны. Модульные фрезы применяют для чернового нарезания зубьев (т=5…30мм), для окончательной обработки колес крупных модулей, для обработки закрытых венцов (пальцевые фрезы)

Рисунок 1.1 Наборы модульных фрез: а — дисковых для обработки колес с m менее 40; б, в — диско­вые для обработки колес с zболее 40; г — комплект двухпроходных фрез; д — пальцевая двухголовая; е — чистовая модульная (профилированная).

Таблица 1.1 Методы нарезания зубьев модульными фрезами

Операции зубообработки	Схема нарезания зубьев зубчатых колес с модулем в мм
	До 10	10—30	30-40	Св. 40
Черновое нарезание зубьев открытых и врез­ных венцов	Дисковыми фрезами (эск. а, б и в)	Пальцевыми (эск. д)	Фрезами (эск. г)
То же закрытых венцов	Пальцевыми фрезами (эск. д)	(эск. г)
Чистовое нарезание зубьев открытых и врез­ных венцов	Дисковыми фрезами (эск. е )	Дисковыми, пальцевыми (эск. е)	Пальцевыми фрезами (еск.г)
То же закрытых вен­цов	Пальцевыми фрезами (эск. е)

Нарезание косозубых колес пальцевыми и дисковыми фрезами, нельзя отнести к методу копирования, так как профиль фреза не является в этом случае копией профиля впадины зуба колеса. Методом копирования стандартными фрезами нарезаются зубчатые колеса не ниже 10-й степени точности.

Нарезание черновое крупномодульных зубчатых колес, начиная с m=14 и выше, дисковыми фрезами более производительно, чем червячными фрезами. При достаточной мощности станка нарезание зубьев можно производить набором из двух дисковых фрез,

прорезая две впадины одновременно (рисунок 1.2).

Рисунок. 1.2 Фреза, оснащенная твердым сплавом, для чер­нового зубофрезеровапия (конструкция ЧТЗ):

а — конструкции фрезы; б — распределение нагрузки между резцами.

На Уралмашзаводе таким способом предварительно обрабатываются зубчатые колеса m=14 с числом зубьев z=110, имея при этом производительность, в 2-2,5 раза более высокую, чем при нарезании червячными фрезами.

Еще более высокую производительность можно получить, оснастив фрезы пластинами из твердых сплавов. На рисунке 1.2 показана сборная, оснащенная твердым сплавом фреза для скоростного чернового зубофрезерования конструкции лаборатории резания ЧТЗ.

А пазы кольца 1 вставляются два ряда твердосплавных резцов, обрабатывающих одновременно две впадины колеса. Резцы затачиваются вне корпуса фрезы, и в специальном приспособлении. При установке в корпусе они регулируются только по высоте с помощью винта 2. Резцы к задней опорной плоскости прижимаются винтами 3 через Клини. И каждом резцы работают парами рисунок 1.2 резец 1 срезает металл с головки зуба и прорезает середину впадины, резец 2 обрабатывает ножку зуба и расширяет впадину. В результате такого распределения нагрузки, стружка разделяется на 5 участков чем облегчается резание. А неравномерность припуска на чистовую обработку оказывается незначительной разница в толщине слоя припуска не превышает 0,25мм для колес m= 10,5 и Z=53.

При выборе метода нарезания и модульной фрезы следует учитывать следующее: а) для черновой обработки колес с модулем 5-30 мм рекомен­дуются твердосплавные остро заточенные прямобочные фрезы (рис.1.3 г,д); наиболее рационально применять фре­зы жесткой конструкции, затачиваемые в сборе (рис.1.3, е); для производительной обработки зубчатых колес с большим числом зубьев применяются спаренные фрезы, имеющие угловое смещение резцов на половину шага резцов; б) дисковые фрезы (особенно прямобочные) производительнее паль­цевых, они рекомендуются для черно­вой обработки; в) для повышения стойкости чистовых червячных фрез крупных модулей (свыше 20 мм) реко­мендуются черновые фрезы с умень­шенным профильным углом (2a=35°); г) чистовая обработка зубьев должна производиться модульными затылованными фрезами, выбираемыми в зависимости от числа зубьев коле­са по ГОСТ 10996—64 и заводским нормалям. Для обработки косозубых колес фреза принимается по экви­валентному числу зубьев z_v, опреде­ляемому как z_v = Kbz. При обработке стальных зуб­чатых колёс применяют охлаждение эмульсиями и сульфофрезолом. Для осуществления указанных режимов и обработки колес m³10мм мощ­ность главного привода станка должна составлять не менее 15kBт.

  Рисунок 1.3. Типы модульных фрез: а — дисковая модульная чистовая фреза из быстрорежущей стали; б — пальцевая модульная чистовая фреза из быстрорежущей стали; е — черновая дисковая остро заточенная модульная сборная фреза с быстрорежущими резцами; г, д — сборные черновые дисковые остро заточенные модульные одно- и двухрядная твердосплавные фрезы конструкции Челябинского тракторного завода (ЧТЗ); е —черновая" дисковая остро заточенная модульная твердосплавная фреза конструкции' Уральского завода тя­желого машиностроения (УЗТМ); ж. — черновая пальцевая модульная твердосплавнаяфреза  

2. НАРЕЗАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ ОБКАТКИ

Нарезание прямозубых и косозубых колес гребенками производится на вертикальных зубострогальных станках, работающих по методу обкатки. В процессе обработки воспроизводится зацепление зубчатой рейки цилиндрического колеса. Зубострогальные станки применяются в основном для нарезания крупных колес с модулями до 60мм и диаметром 12000мм. Зуборезная гребенка представляет собой прямобочную зубчатую рейку, имеющую соответствующую заточку режущих зубьев. Врезание гребенки в заготовку про­изводится в радиальном направлении (движение vв) перемещением стойки суппорта, вручную. Особенностью m≥15 мм является то, что приходится иногда использовать два черновых прохода с глубиной ~ 1,4 т и ~0,8 т.

Наиболее широко применяется зубо­фрезерование стальных зубчатых колес, твердость которых НВ≤ 320, однако в промышленности начинает приме­няться чистовое зубофрезерование ко­лес, термически обработанных до твер­дости HRC 40—45. Обработка стальных зубчатых колес производится с охлаждением эмульсиями или маслом

Нарезание зубьев червячными фре­зами вследствие универсальности и точности процесса находит наиболее широкое применение при обработке цилиндрических зубчатых колес с от­крытым или врезным венцами. Зубо-фрезерованием обрабатывают колеса не точнее 6—7-й степени точности при т= 15 мм и не точнее 8—9-й степени точности при т. > 15 мм. При исполь­зовании прецизионного оборудования и инструмента зубофрезерование обес­печивает 4—6-ю степени точности. При, изготовлении зубча­тых колес 7-й степени точности по нормам плавности и более точных после зубофрезерования часто используют шевингование.

При работе червячными фрезами неравномерная загрузка препятствует увеличению подачи. Чтобы устранить это препятствие Г.И.Коган предложил совсем исключить из работы вершину зубьев расположенных за осью заготовки, для этого делать зубья, начиная от центрального зуба, понижающимися по высоте. Эти зубья стали работать только боковой кромкой, расширяя впадину и профилируя зуб заготовки. Фрезы, имеющие пониженные режущие зубья на выходе, позволило переделать из нормальных фрез. Разгрузка зубьев на выходе позволила увеличить подачу по сравнению с нормальными фрезами в 2-4 раза. Эти фрезы целесообразно применять для нарезания колес, имеющих свыше 50 зубьев и модуль в пределах 5-20. Величина, на которую понижается каждый зуб, зависит от размеров зубчатых колес, диаметра и числа зубьев фреза, а также от величины подачи, поэтому каждая фреза работает с одной определенной подачей и предназначена для нарезания колеса с определённым числом зубьев. Можно одной фрезой нарезать колеса в некотором диапазоне чисел, но в этом случае производительность не повысится столь значительно, как при нарезании колес, на которые рассчитана данная фреза. В основу фрез «Прогресс» также положен принцип выравнивания нагрузки на вершине зуба на наиболее нагруженном участке режущей кромки.

В фрезах «Прогресс» это достигается тем, что образующая нарезного диаметра фрезы не прямолинейна, как у объемных фрез, а криволинейна рисунок 2.1

Рисунок 2.1. Фреза «Прогресс» Образующая наружного диаметра у этих фрез криволинейна

Форма и размеры кривой, по которой наружная поверхность фреза, зависят от числа зубьев заготовки и подачи, поэтому фрезы «Прогресс» считаются специальными фрезами, предназначенными для обработки колес с определенным числом зубьев при определенной подаче. Выравнивание нагрузки позволило значительно увеличить подачу при нарезании колес фрезами «Прогресс», и в следствии, чего производительность чернового зубонарезания увеличилось в 1,5-2,5 раза при m=6…26 мм. Фрезы «Прогресс» могут быть изготовлены для встречного и для попутного фрезерования.

Режим резания при нарезании зубьев на заготовках с твердостью НВ < 300 назначают с учетом требуемого периода стойкости фрезы и жесткости станка. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) обычно используют сульфофрезол или водные эмульсии (когда система охлаждения не связана с системой смазки станка).

3. ОТДЕЛКА БАЗОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОЛЕСА ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

При изготовлении жестких колес и валов-шестерен, особенно с поверх­ностной закалкой зубьев, отделка базо­вых посадочных поверхностей после термической обработки имеет целью только восстановление их формы и размеров. На валах-шестернях шли­фуются посадочные шейки, и шлицевые поверхности; центрирующая и боковые поверхности шлицев (при центрировании по внутреннему диаметру); на це­ментованых валах-шестернях, кроме того, нарезают точную соосную резьбу и шлицевые поверхности с эвольвентным или треугольным профилем, кото­рые для этого предохраняют от цемен­тации.

Предварительно исправляют техно­логические базы для отделочных опе­раций — центровые фаски; на валах с незакаленными торцами центровые фаски отделывают зенкерами, причем в серийном производстве эта операция часто осуществляется на токарных станках, в которых зенкер устанавли­вают вместо заднего центра. Имеются приспособления, в которых вал вра­щается на двух неподвижных зенкерах. У валов с закаленными торцами исправ­ление центровых фасок производится конусными шлифовальными пальце­выми кругами. При поверхностной закалке зубьев исправление центровых фасок обычно не производится.

Отделка посадочного отверстия в жестких насадных шестернях и пло­ских колесах производится обычно с ориентированием по базовой поверхности детали, использованной для центрирования при зубообработке. При низкой твердости поверхности отвер­стия (до HRC 40) отделка его часто ведется калибрующей выглаживающей протяжкой, с использованием на станке шаровой опоры.

В массовом производстве мелких плоских колес применяют двухоперационную отделку: шлифование торцов на плоскошлифовальном станке (жела­тельно двухшпиндельном) и последую­щее алмазное растачивание отверстия, с центрированием. Детали на станке съемным пальцем. При объемной за­калке таких колес отделка отверстия производится на хонинговальном стан­ке с базированием детали по ранее шлифованному торцу (в, том числе алмазными брусками).

Рисунок 3.1 Схема об­работки базовых по­верхностей колеса после термической об­работки:

а— окончательная об­работка колеса; б — обработка колеса, подлежащего после­дующему зубошлифованию (технологиче­ская опорная база-торец выточки); в — обработка базового отверстия (с эвольвентными шлицами) и посадочных шеек ко­леса с шейками

При изготовлении колес, пре­терпевающих сравнительно большие деформации при термической обра­ботке, отделка базовых посадочных по­верхностей производится с восстановле­нием их ориентирования относительно зубчатого венца (рис. а); при изготовлении точных колес одновре­менно обрабатывается технологическая опорная база для последующего зубо-шлифования (рис. б).

При сохранении относительно невы­сокой твердости посадочных, поверх­ностей колеса отделочная операция производится на токарных станках, особенно при изготовлении колес с вы­точками, торец одной из которых ис­пользуется в качестве опорной базы при зубошлифовании. При объемной закалке отделка колеса производится на внутришлифовальном станке; обра­ботка таких колес с отделываемой вы­точкой возможна только при больших габаритах детали. Второй торец сту­пицы, используемый также в качестве базового в узле, отделывается на последующей операции с базированием дета­ли по отверстию и шлифованному торцу ступицы. При малой ширине ступицы второй ее торец у колес среднего диа­метра может отделываться на плоско­шлифовальном станке, с установкой детали на магнитной плите

При отделке посадочных отверстий колеса устанавливают в специальных патронах, центрирующих деталь по зубчатому венцу (роликами, рейками или зубчатыми секторами); многовенцовые колеса и колеса, у которых ширина венца больше диаметра (осо­бенно не имеющие конструктивных торцовых баз), устанавливают в пат­ронах, имеющих два самостоятельных центрирующих элемента (двухрядные патроны). В качестве опорной базы колеса обычно используют торец зуб­чатого венца, применявшийся для бази­рования детали на Зуборезном станке (рисунок 29)

При изготовлении колес из сильно деформируемых при термической обра­ботке сталей установка детали в трехкулачковых патронах не обеспечивает правильного центрирования зубчатого венца относительно оси вращения па­трона. В этом случае рекомендуется применять многокулачковые патроны (4—6 кулачков), в которых деформиро­ванный зубчатый венец более точно

ориентируется относительно оси станка и отделанного на данной установке посадочного отверстия.

Отделка прямобочных шлицевых от­верстий в колесах с низкой твердостью ступицы производится калибрующими (режущими) шлицёвыми протяжками, центрируемыми по предварительно от­деланному посадочному отверстию: Не­зависимо от системы центрирования шлицевого соединения внутренний диа­метр посадочного отверстия отделы­вается после термической обработки с полем допуска А или А_2а.

Рисунок 3.2 Мембранное при­способление для закрепле­ния

зубчатого колеса при шлифовании базового от­верстия и торца:

а — общий вид приспособле­ния; б — сепаратор; 1 — зубчатое колесо; 2 — шари­ки сепаратора; 3 — опорные пальцы; 4 — кулачки при­способления; 5 — привод раскрытия патрона; 6— мембрана; 7 — съемное ко­льцо, используемое при шли­фовании кулачков патрона; 8 — кольцо сепаратора

Соедини­тельные отверстия в диске колеса, а том числе венцового типа, обрабаты­вают после отделки базовых посадоч­ных поверхностей, по которым центри­руется кондуктор; обработка и осо­бенно развертывание соединительных отверстий обычно производится сов­местно в сопряженных деталях,

4. ФОРМУЛЫ РАСЧЕТА ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ.

Дата добавления: 2015-08-09