Коническое зубчатое колесо; 2 - припуск, снимаемый при обработке выпуклой стороны после поворота зубчатого колеса на угол ; 3 - впадина; 4 - зуб
Отделка зубчатого венца - прикатыванием, притиркой или зубохонингованием.
Контроль конических зубчатых колес проверяют в большинстве случаев на тех же приборах, что и цилиндрические.
Отклонения окружного шага и накопленную погрешность окружного шага проверяют на универсальном зубоизмерительном приборе с угловым лимбом, отклонения окружного шага измеряют также с помощью шагомера. Радиальное биение зубчатого венца проверяют с помощью конического ролика и индикатора на приборе для проверки конических и цилиндрических зубчатых колес. Толщину зуба контролируют при помощи штангензубомером. Колебания измерительного межосевого угла и колебания бокового зазора в передаче контролируют в двухпрофильном зацеплении с эталонным колесом на приборе для комплексной двухпрофильной проверки или контрольно-обкаточном станке.
Осевое смещение зубчатого венца, отклонения относительных размеров суммарного пятна контакта и уровень звукового давления также проверят на контрольно-обкаточных станках.
Окончательный контроль зубчатого венца - по комплексным показателям соответствующей нормы точности (кинематической, плавности, пятна контакта) на универсальных контрольно-измерительных устройствах или контрольно-обкатных станках.
Изготовление червячных пар
По форме червяка червячные передачи делятся на цилиндрические и глобоидные (рис. 6.107). По профилю рабочего витка на архимедовы, эвольвентные, конволютные и передачи с нелинейчатым червяком.
Рис. 6.107. Червячные передачи:
а - цилиндрическая; б - глобоидная;
в - сечения цилиндрических червяков –
АА – поперечное; Б Б – продольное;
ВВ - перпендикулярное к направлению впадины;
ГГ - перпендикулярное к направлению витка
Архимедов червяк имеет прямолинейный профиль в осевом сечении, поперечное сечение червяка дает спираль Архимеда. У эвольвентного червяка прямолинейный профиль в плоскости, параллельной его оси и касательной к основному цилиндру (dor=ddr coss где s =arctg tg/sin ) - угол зацепления в торцевом сечении, - угол подъема винтовой линии на делительном диаметре червяка, ddr - делительный диаметр червяка). Торцевое сечение эвольвентного червяка - эвольвента.
Конволютный червяк имеет прямолинейный профиль в сечении, нормальном витку или впадине между витками. В торцевом сечении - конволюта. Нелинейчатый червяк в любом сечении профиля дает кривую линию.
В быстроходных и высокоточных червячных передачах (3-4 степень точности) используют червяки из высоколегированной цементуемой стали (12ХН3А) и колеса из оловянистой бронзы. В тяжелонагруженных скоростных - червяки из сталей, дающих после термообработки высокую твердость поверхностного слоя и повышенную - сердцевины (35ХМЮА, 20Х2Н4А) и колеса из безоловянистой бронзы (АЖ9-4) и серого чугуна.
Кроме формы червяка и его профиля на технологию обработки червячной пары влияют степень точности передачи, размеры червяка и колеса, требования к термической обработки и тип производства.
Технологический процесс обработки червячных пар состоит из следующих этапов:
обработка заготовок с целью получения требуемых форм, а также основных базовых поверхностей. Нетермообрабатываемые червяки на этом этапе обрабатываются в размеры чертежа;
повторная - чистовая обработка. Конструкторские базы червяка обрабатывают с припуском под шлифовку;
черновое и чистовое нарезание профиля червяка. Для термообрабатываемых червяков - с припуском под шлифовку;
термическая обработка;
обработка базовых поверхностей;
окончательная обработка и отделка рабочего профиля.
Основные требования к технологическим базам при обработке червячных пар:
конструкторские, технологические и контрольные базы должны совпадать, или должны быть точно и концентрично расположены между собой (рис. 6.108);
деталь не должна смещаться или деформироваться в недопустимых пределах под действием сил зажима или усилий резания;
базирующие поверхности должны быть достаточно развиты и расположены близко к местам возникновения сил резания.
В зависимости от масштабов производства нарезание червяков может выполняться резцами на токарных станках, дисковыми и пальцевыми фрезами на универсально фрезерных станках, обкаточными долбяками на червячно-долбежных станках, накатыванием на специальных станках.
Нарезание червяков резцами выполняется на токарных станках, позволяющих нарезать модульную резьбу. Точное получение шага червяка возможно на станках, шаг ходового винта которых кратен числу . Черновое нарезание следует выполнять резцом, установленным по оси червяка (условия резания наиболее благоприятны). При этом червяки эвольвентные и конволютные нарезаются специальными резцами (для
одного червяка) криволинейного профиля. Для получения наименьшей погрешности профиля чистовое нарезание следует производить резцами с прямолинейной режущей кромкой, устанавливая их в соответствии с профилем нарезаемого червяка.
При нарезании архимедовых червяков режущие кромки резца должны лежать в плоскости оси червяка, при нарезании эвольвентного - в плоскости, касательной к основному цилиндру. Конволютные могут иметь прямолинейный профиль в нормальном сечении по впадине или витку. Первые режутся начисто одним резцом, вторые – двумя (рис. 6.109).
Рис.6.108. Базирование червяка и червячного колеса при нарезании профиля
Рис.6.109. Чистовое нарезание архимедовых, эвольвентных и конволютных червяков
Деление на заходы при нарезании многозаходных червяков может выполняться:
при помощи специального патрона, имеющего делительный диск;
поворотом сменной шестерни гитары, имеющей число зубьев, кратное числу заходов нарезаемого червяка;
перемещением суппорта с резцом на величину шага нарезаемого червяка.
Нарезание пальцевыми и дисковыми фрезами производительнее точения.
Применяется в серийном производстве для окончательного нарезания червяков 9 степени точности и чернового нарезания с припуском под шлифовку 0,1-0,2мм на сторону. Для конволютных червяков профиль фрезы - прямолинейный, для архимедовых и эвольвентных - криволинейный. Фрезы с криволинейным профилем - инструмент специальный, применяются для профилирования одного червяка.
Глобоидные червяки нарезаются на зубофрезерных станках. Червяк устанавливается в инструментальный шпиндель станка а режущий инструмент - на столе станка.
В мелкосерийном производстве черновое и чистовое нарезание червяка выполняется резцами. Черновое - с радиальной подачей, чистовое
с круговой подачей. Припуск под чистовое нарезание 0,3-0,5мм на сторону, скорость резания 1,0-1,5м/мин. Чистота поверхности 7-8 классы (рис. 6.110).
В серийном и массовом производстве черновое нарезание может выполняться пальцевой фрезой, устанавливаемой в специальном приспособлении на столе станка или многорезцовой головкой. Чистовое нарезание - многорезцовой головкой на специальных станках (мод. СТ- 1272) с укороченной кинематической цепью.
Для окончательной обработки и отделки профиля червяка применяют шлифование, притирку и полирование.
Шлифование архимедовых червяков производится:
дисковым кругом, развернутым под углом подъема червяка (рис. 6.111);
чашечным коническим кругом;
пальцевым кругом.
Последний метод используется для обработки крупномодульных червяков. Эвольвентные червяки шлифуются дисковым или чашечным кругом с соответствующей установкой (рис. 6.112).
Рис.6.110. Установка червяка по центру глобоида и нарезание глобоидного червяка резцами
Рис.6.111. Методы шлифования архимедовых червяков
Рис.6.112. Методы шлифования эвольвентных червяков
Шлифование профиля глобоидного червяка представляет большую технологическую трудность. В качестве отделочных операций в единичном и серийном производстве применяют полирование, в крупносерийном и массовом - прикатку. Полирование на 1-2 класса улучшает чистоту рабочей поверхности, прикатка исправляет профиль червяка, снижает шероховатость, но может применяться при твердости червяка не выше HRC 35-40.
Полирование выполняют войлочным червячным колесом, зажатым между стальными шайбами на столе зубофрезерного станка. Червяк устанавливается в инструментальный шпиндель.
В единичном и мелкосерийном производстве червячные колеса нарезаются резцом-летучкой. Резание производится с тангенциальной подачей. При нарезании колес к многозаходным червякам необходимо единичное деление, которое выполняется смещением оправки на шаг, поворотом шпинделя резца при разомкнутой цепи обката на 1/z1 (число заходов червяка) или поворотом стола на 1/z2 (число зубьев колеса). Последние два способа более точные.
В серийном и массовом производстве червячные колеса нарезаются червячными фрезами, по профилю и другим параметрам подобными червяку. Нарезание производится черновое и чистовое колес до 8й степени точности с радиальной подачей. Чистовое нарезание более точных колес – с тангенциальной подачей - фреза перемещается в осевом направлении.
Колеса 6й степени точности и точнее отделываются шевингованием. Под шевингование дается припуск 0,1-0,6мм на толщину зуба. Шевер шлифуют на том же станке, с той же установкой, что и червяк.
Глобоидные червячные колеса нарезают резцами во всех типах производства. Червячные фрезы для глобоидных колес должны иметь растянутый шаг, что вызывает некоторые сложности при их изготовлении.