рц?)БИБЛИОТЕЧКА ЗУВОРЕЗАЕ.Г. ГИНЗБУРГ
Н.Т. ХАЛЕБСКИЙПРОИЗВОДСТВОЗУБЧАТЫХ
КОЛЕС
БИБЛИОТЕЧКА ЗУБОРЕЗАЕ.Г. ГИНЗБУРГ
Н.Т. ХАЛЕБСКИЙПРОИЗВОДСТВОЗУБЧАТЫХКОЛЕСВЫПУСК 3ИЗДАНИЕ 3-е,ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕПод редакцией д-ра техн. наук
проф. Е. Г. ГинзбургаЛЕНИНГРАД
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1978
СП4.63Г49УДК 621.883Рецензент канд. техн. наук К. И, ГуляевГинзбург Е. Г., Халебский Н. Т.Г49	Производство зубчатых колес.—JL: Ма¬шиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978.
136 с. с ил. (б-чка зубореза).В брошюре рассмотрены технологические методы изготовления
зубчатых колес, способы нарезания и отделки зубьев. Приведено
описание применяемого оборудования и инструмента. Описаны
современные процессы финишной отделки зубьев, обеспечивающие
высокую нагрузочную способность и качество передач.Брошюра рассчитана на квалифицированных зуборезов и на-*
ладчиков зуборезного оборудования. Она может быть использована
также технологами машиностроительных предприятий.© Издательство «Машиностроение», 1978 р.
ПредисловиеШирокая механизация и автоматизация производствен¬
ных процессов во всех отраслях народного хозяйства,
развитие и совершенствование станков, транспортных
средств, приборов и т. д. привели к значительному
росту производства зубчатых колес. Качество, стои¬
мость и материалоемкость зубчатых колес в значитель¬
ной мере влияют на качественные показатели машин и
приборов в целом.Зубчатая передача является очень чувствительным
механизмом: на эксплуатационные свойства зубчатых
колес наряду с геометрическими параметрами зацепле¬
ния большое влияние на всех стадиях производства
оказывает технология изготовления, в частности, полу¬
чение заготовок, термическая обработка и особенно
методы чистовой отделки зубьев.Весьма важным для производства зубчатых колес
является знание основных требований, которые к ним
предъявляются, и предупреждение возможности из¬
готовления неполноценных изделий. Особое внимание
должно быть уделено косвенному контролю, при кото¬
ром качество изготовления изделия гарантируется ка¬
чеством заготовок зубчатых колес, технологической
точностью оборудования и его наладкой, точностью
оснастки и применяемых инструментов.Зуборезное дело является одной из наиболее сложных
отраслей машиностроительного производства, задачей
которого является не только решение всех вопросов
точности изготовления зубчатых колес и редукторов,
но и снижение трудоемкости и затрат на их изготовле¬
ние.В брошюре подробно рассмотрен комплекс требова¬
ний, предъявляемых .к зубчатым колесам, и показана
зависимость качества зубчатых колес от правильности
выполнения отдельных этапов технологического про-
1*	3
цесса, выбора и состояния инструмента. Рассмотрены
способы нарезания и отделки зубьев цилиндрических,
конических и червячных колес, а также способы обра¬
ботки червяков. Особое внимание обращено на вопросы
изготовления цилиндрических зубчатых колес как
наиболее распространенных.Главы I, II и приложение написаны канд. техн. наукН.	Т. Халебским, гл. Ill—V — д-ром техн. наук проф.
Ё. Г. Гинзбургом.
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС1.	Технологическая классификация деталейВсе виды зубчатых колес в зависимости от их конструк¬
тивной формы, назначения баз и способа обработки
можно отнести к двум классам деталей: «диски» и
«валы». В состав класса диски входят все детали вра¬
щения, имеющие сквозное отверстие по основной оси
симметрии, а в класс валы — все детали с поверх¬ностями вращения без сквозного отверстия по основной
оси симметрии с отношением длины к даметру от 2 до
20. В пределах каждого класса детали распределены
по размерным группам и типам (рис. 1), к которым при¬
надлежат зубчатые колеса. Зубчатые колеса одного
типа имеют принципиально общий технологический
процесс изготовления. Таким образом, зубчатые колеса
по своей конфигурации и размерным соотношениям
не представляют самостоятельной технологической
группы, общим технологическим признаком для них
является наличие зубчатого венца. Поэтому техноло¬
гические процессы механической обработки заготовок
до нарезания зубьев ничем не отличаются от обработки
деталей типа тел вращения и все конструктивно-тех¬
нологические требования, предъявляемые к деталям
этого типа (дискам, втулкам, валам), распространяются
также и на детали с зубчатыми венцами.5
К зубчатым колесам предъявляется комплекс кон¬
структивно-технологических и производственных тре¬
бований, которые связаны назначением и условиями
эксплуатации зубчатых колес, спецификой производства
завода-изготовителя и объемом общего производствен¬
ного задания, т. е. величиной выпуска. Требования,
связанные непосредственно с технологией изготовле¬
ния зубчатых колес, направлены на снижение трудоем¬
кости и себестоимости, применение прогрессивных спо¬
собов обработки и повышение качества.2.	МатериалыВ зависимости от назначения зубчатые колеса изго¬
товляют из конструкционных сталей, серого чугуна,
сплавов цветных металлов, порошковых сплавов, тек¬
столита, капрона, древесно-слоистых пластиков и пр.
Основными материалами для зубчатых колес являются
конструкционные углеродистые и легированные стали.Химический состав и прочность стали не являются
достаточными показателями, по которым можно в пол¬
ной мере судить о технологических и эксплуатацион¬
ных свойствах стали. При выборе стали для зубчатых
колес силовых передач, изготовляемых в условиях
серийного и массового производства, учитывают про-
каливаемость, наследственную величину зерна, селек-
тирование по содержанию углерода, обрабатываемость
режущими инструментами и склонность к деформации
при термической обработке, а также присутствие в
стали дефицитных легирующих элементов и ее стоимость.
Кроме того, при'выборе марок стали следует обращать
внимание на особенности способа производства стали,
так как при одном и том же химическом составе сталь
обладает различными физико-механическими свой¬
ствами. Стали, полученные вакуумированием, рафи¬
нированием синтетическим шлаком и электрошлаковым
переплавом, отличаются более высокими прочностными
свойствами, так как не загрязнены шлаками и газовыми
включениями, как это имеет место в мартеновской
стали.Для обеспечения наименьших и стабильных по ве¬
личине и направлению изменений формы и размеров
зубьев, возникающих вследствие деформации зубчатого
6
венца при цементации и последующей термической обра¬
ботке, во всех случаях оговаривают поставку стали
по зернистости и прокаливаемости.На прокаливаемость стали наибольшее влияние
оказывают ее химический состав, величина наследствен¬
ного зерна, условия нагрева и охлаждения. Очень ва¬
жно также применение сталей с более узкими пределами
содержания углерода и легирующих элементов.При выборе стали для шлифуемых зубчатых колес
учитывают теплостойкость стали: чем она ниже, тем
сталь более склонна к образованию шлифовочных при-
жогов и трещин. О склонности стали к дефектам при
шлифовании можно судить по ее температуре отпуска.
Например, у податливой к дефектам при шлифовании
стали марки 12Х2Н4А температура отпуска около
150° С, а у стали марки ЭИ712, устойчивой к шлифо¬
вочным дефектам, около 300° С.Следует также учесть, что в легированных сталях
склонность к трещинообразованию при зубошлифо-
вании особенно увеличивается с повышением содер¬
жания хрома.Рациональный выбор материала для зубчатых колес
и применение качественных заготовок (штамповок)
способствует не только повышению надежности и дол¬
говечности зубчатых колес, но улучшает условия обра¬
батываемости материала и качество колес по величине
деформации при термической обработке. Качество,
точность и стоимость изготовления зубчатых колес
с закаленными зубьями в значительной степени зави¬
сит от склонности зубчатого венца к деформации при
термической обработке, так как последние оказывают
решающее влияние на выбор способа окончательной
чистовой отделки зубьев и величину припуска под
зубошлифование. Неравномерность такого припуска
по обоим профилям зуба приводит к удалению наиболее
качественного, упрочненного и работоспособного слоя
металла, обладающего полезными остаточными напря¬
жениями сжатия; не исключена также возможность по¬
явления на поверхностях зубьев дефектов, как трещины
и прижоги. Технология чистовой отделки зубьев вклю¬
чает операции шевингования и зубохонингования, а
это становится невозможным, если деформация зубча¬
тых колес выходит за пределы установленных нормУ
точности, исчисляемых в сотых и тысячных долях
миллиметра. Отсюда очевидно, что всякая произволь¬
ная замена стали может привести к нарушению проч¬
ности и долговечности зубчатых колес.8. Заготовки для зубчатых колесСпособ получения заготовок оказывает большое влия¬
ние на свойства, технологию изготовления зубчатых
колес и расход металла.При изготовлении малонагруженных зубчатых ко¬
лес диаметром до 50—60 мм штучные заготовки эко¬
номично отрезать от калиброванного прутка; при боль¬
ших размерах изготовление заготовок из прутка ста¬
новится неэкономичным из-за увеличения отходов ме¬
талла и ее стоимости. В этом случае образование формы
зубчатого колеса (высадка диафрагмы и ступицы, про¬
шивка отверстия) производится го'рячей механической
обработкой — штамповкой или свободной ковкой.Заготовки, получаемые свободной ковкой на моло¬
тах и ковочных прессах, отличаются низким качеством,
так как из-за больших колебаний размеров, значи¬
тельной глубины дефектного слоя и несоответствия кон¬
фигурации заготовки форме готовой детали необходимо
устанавливать большие припуски, что приводит к по¬
терям металла и удорожанию механической обработки.
Получение заготовок свободной ковкой в некоторой
степени решает задачу правильного расположения во¬
локон по отношению к зубу, однако это можно исполь¬
зовать только при единичном или мелкосерийном про¬
изводстве зубчатых колес.Штучные заготовки штамповкой выполняют в за¬
висимости от размеров, конфигурации и потребного ко¬
личества зубчатых колес в подкладных открытых
и закрытых штампах, на ковочных молотах и прессах,
кривошипных прессах и горизонтально-ковочных ма¬
шинах, Лучшие результаты по производительности
и качеству штамповок дают штамповочные прессы,
работающие без перекосов и обеспечивающие одинако¬
вые размеры и форму всех изготовляемых в партии
заготовок. Они позволяют уменьшить расход металла,
снизить массу заготовок и сократить трудоемкость
механической обработки.8
Существенное влияние на прочностные и техноло¬
гические свойства металла в штамповках оказывают
уковка материала и размещение волокон. Известно,
что наиболее высокие механические свойства стали при
прокате наблюдаются в продольном направлении,
например ударная вязкость проката в поперечном на¬
правлении часто бывает вдвое меньше, чем в продоль¬
ном направлении.Основные требования к расположению волокон за¬
ключаются в том, чтобы они размещались вдоль кон¬
тура зуба или приблизительно радиально, т. е. вдоль
высоты зуба, и плавно, не прерываясь, переходили от
одного сечения к другому. Такое расположение воло¬
кон следует считать наилучшим, так как рабочие на¬
грузки изгибают волокно, а не отрывают волокна
одно от другого, как это может быть при неправильной
ковке, когда волокна оказываются как бы перерезан¬
ными, и зуб колеса может сломаться у основания по
непрочному волокну.Неравномерная уковка приводит к неодинаковой
плотности металла в заготовке, что влияет на обра¬
батываемость режущими инструментами и неоднород¬
ность наклепа металла при резании, вследствие чего
возникают значительные деформации зубчатого венца
в термической обработке.Качество штамповок оказывает сильное влияние на
трудоемкость механической обработки и прочност¬
ные свойства зубчатых колес. Плотные и достаточно
прокованные заготовки имеют перед заготовками с не¬
плотной структурой то преимущество, что обеспечи¬
вают более высокую точность и класс чистоты при меха¬
нической обработке, погрешность профиля зубьев при
зубофрезеровании одной и той же заготовки, отштампо¬
ванной с различной плотностью в различных сечениях,
составила на более плотных участках зубьев несколько
микрон, а на неплотных участках — несколько сотых
миллиметра; стойкость режущего инструмента при об¬
работке плотных заготовок повышается примерно вдвое;
коробление в термической обработке значительно
меньше, что позволяет снизить припуски на зубошли-
фование или перейти на менее трудоемкие процессы
чистовой отделки зубьев — зубошевингование, зубо-
хонингование.9
Важным условием получения качественных заго¬
товок заданной конфигурации с надлежащим распо¬
ложением волокон и одинаковой плотностью металла
является правильное определение размеров исходной
заготовки (болванки). Использование исходных заго¬
товок меньших размеров приводит к низкой обрабаты¬
ваемости режущими инструментами и различной де¬
формации зубчатых колес вследствие неравномерной
уковки металла и различной плотности. Желательно,
чтобы степень деформации при штамповке заготовок
была не ниже 50%. Нагрев под штамповку для каждой
марки стали производят при строго определенной тем¬
пературе. Для обеспечения наилучшего качества заго¬
товок штамповку производят в подкладных или закры¬
тых штампах.4. Термическая и химико-термическая обработкаЗубчатые колеса в зависимости от назначения и требова¬
ний к несущей способности и долговечности подвер¬
гаются различным видам термической и химико-тер¬
мической обработки. Термическая обработка подраз¬
деляется на предварительную и окончательную. Пред¬
варительная обработка назначается в основном для
исправления крупнозернистой структуры и структур¬
ной неоднородности, возникающей в процессе горячего
деформирования штампованных заготовок, с целью
подготовки материала к дальнейшей механической и
термической обработке.Технологический процесс термической обработки
зубчатых колес состоит из предварительной термичес¬
кой обработки штампованных заготовок и окончательной
термической или химико-термической обработки зуб¬
чатых колес после нарезания зубьев. Если после наре¬
зания зубчатых колес дальнейшего упрочнения зубьев
не требуется, то термическую обработку заготовок про¬
изводят окончательно.Основным критерием обрабатываемости стальных
заготовок, поступающих на механическую обработку
(зубонарезание, протягивание), является твердость
материала, при которой отсутствует налипание металла
на режущий инструмент и не наблюдается его повышен¬
ный износ. Предварительная термическая обработка10
обычно состоит из нормализации для исправления
структуры и последующего высокого отпуска для при¬
дания стали хорошей обрабатываемости режущими
инструментами. Технология термической обработки
штампованных заготовок в каждом отдельном случае
разрабатывается с учетом технических условий на под¬
готовку структуры к механической обработке при уста¬
новленных режимах резания и соответствующих гео¬
метрии и качестве режущих инструментов. Подготовка
структуры штампованных заготовок к механической
обработке оказывает сильное влияние не только на
производительность зубонарезания и расход дорого¬
стоящих режущих инструментов, но и на качество ра¬
бочих поверхностей зубьев, влияющее на деформацию
зубчатого венца, так как чем грубее обработка зубьев,
тем на большую глубину от поверхности зубьев рас¬
пространяется наклеп при зубонарезании, вследствие
чего при окончательной термической обработке про¬
исходит искажение профиля зубьев и деформация зуб¬
чатого венца.Химико-термическая обработка зубчатых колес из¬
меняет механические и физические свойства только
поверхностных зон зубчатого венца, повышая проч¬
ность, твердость и износоустойчивость зубьев. К этому
виду термической обработки относятся процессы, свя¬
занные с поверхностным насыщением стали некоторыми
активными элементами из внешней среды, способ¬
ными изменить химический состав, структуру и свой¬
ства наружных поверхностей изделия.Если какие-либо части колес не желательно под¬
вергать закалке, то их покрывают специальной обмаз¬
кой, выдерживающей высокий нагрев. Для предохра¬
нения от цементации применяется также меднение
поверхности тех мест зубчатого колеса, где надо из¬
бежать цементации.Оптимальная глубина цементованного и закаленного
слоя зубчатых колес зависит от толщины упрочняемых
зубьев (табл. 1). Установлено, что наиболее высокой
усталостной прочностью обладают зубчатые колеса
при отношении глубины слоя к толщине зуба по дели¬
тельной окружности в пределах 0,1—0,15. За глубину
цементованного слоя принимается темная зона и часть
переходного слоя с твердостью, составляющей 85% от11
1. Глубина цементованного слоя зубьев
в зависимости от модуля • зубчатого колесаМодуль, ммГлубина
цементации, ммМодуль, ммГлубина
цементации, мм1,00,2-0,55,00,7—1,11,50,3—0,66,00,9—1,42,00,4—0,Г7,01,0—1,52,50,5—0,88,01,1—1,6, 3,00,6—0,99,01,2—1,84,00,7—1,010,01,3-1,8минимальной поверхностной твердости HRC после за¬
калки и низкого отпуска. Цементованный слой должен
иметь параллельное очертание вдоль профиля зуба,
иначе структура будет обладать недопустимой неодно¬
родностью и напряжениями, способными вызвать отка¬
лывание слоя.Допуск на глубину слоя цементации не должен пре¬
вышать 0,2—0,3 мм в зависимости от модуля. Для от¬
ветственных зубчатых колес рекомендуется принимать
наименьшую величину допуска, причем отсчет допус¬
каемой глубины цементации производят от верхнего
предела (табл. 1).Для цилиндрических зубчатых колес с положитель¬
ным смещением исходного контура производят проверку
на отсутствие избыточной цементации вершин зубьев;
такую же проверку выполняют и для конических зуб¬
чатых колес на внутреннем дополнительном конусе.Для получения определенной структуры и механи¬
ческих свойств зубчатые колеса, прошедшие цемента¬
цию, подвергаются дальнейшей термической обработке,
вид и режимы которой обусловлены выбором марки
стали и технологическими требованиями к несущей
способности и долговечности зубчатых колес. Наиболее
сложному режиму термической обработки, включающему
нормализацию, высокий отпуск, закалку и низкий,от¬
пуск, подвергаются тяжелонагруженные зубчатые
колеса, изготовляемые из высоколегированной стали
марок 20Х2Н4А и 18Х2Н4ВА.Нормализация проводится в тех случаях, когда в
процессе охлаждения после цементации,в цементован¬
ном слое дополнительно выделяются карбиды, обра-
12
зующие по границам зерен карбидную сетку, выходя¬
щую за пределы установленного балла шкалы допу¬
стимых структур. Наличие карбидной сетки устанав¬
ливается проверкой контрольных образцов после цемен¬
тации. Выделение карбидов сильно снижает прочность
цементованного слоя, поэтому для тяжелонагружен-
ных зубчатых колес предпочтительно в микроструктуре
цементованного слоя не иметь карбидной сетки.При нормализации детали нагревают до 890—
900° С, выдерживают в течение 20—30 мин в восстано¬
вительной среде и охлаждают на воздухе. Установлено,
что наибольшие деформации имеют зубчатые колеса,
термическая обработка которых производится с при¬
менением нормализации. Удаление окалинообразова-
ния после нормализации приводит к дополнительным^
искажениям профиля.Чтобы исключить из технологического цикла тер¬
мической обработки зубчатых колес операцию нормали¬
зации после цементации, обеспечивают автоматическое
регулирование концентрации углерода в слое с полу¬
чением стабильного насыщения в пределах 0,8—0,9%.Высокий отпуск зубчатых колес из высоколегиро¬
ванных сталей проводят с целью подготовки структуры
цементованного слоя под закалку, чтобы предотвра¬
тить образование в цементованном слое значительного
количества остаточного аустенита, присутствие кото¬
рого снижает твердость зубьев, а также их изгибную
и контактную прочность. Если перед закалкой прово¬
дится механическая обработка, то для обеспечения хо¬
рошей обрабатываемости режущими инструментами де*
тали после отпуска охлаждают вместе с печью.Основная задача закалки зубчатых колес после це¬
ментации — придать поверхностному слою высокую
твердость, повысить усталостную прочность зубьев,
улучшить структуру цементованного слоя и повысить
сопротивляемость износу, а также получение высокой
прочности сердцевины зуба.При закалке цементованных зубчатых колес из
легированных сталей в структуре цементованного слоя
зубьев сохраняется часть нераспавшегося аустенита,
называемого остаточным аустенитом. На количество
остаточного аустенита оказывает влияние также и ско¬
рость охлаждения: при более медленном охлаждении13
возрастает количество остаточного аустенита. Нали¬
чие остаточного аустенита в структуре закаленной
стали уменьшает ее теплопроводность, затрудняет
проведение операции зубошлифования, способствует
образованию макро- и микротрещин при шлифовании,
понижает твердость и предел выносливости зубьев.В цементованном и закаленном слое зубьев тяже-
лонагруженных зубчатых колес не должно быть
остаточного аустенита. Его отрицательное влияние на
усталостное выкрашивание рабочих поверхностей
зубьев проявляется под действием высоких контактных
напряжений, вызывающих превращение остаточного
аустенита в неотпущенный мартенсит, отличающийся
хрупкостью.В результате закалки и образования мартенситной
структуры в зубчатых колесах возникают значительные
внутренние напряжения, которые могут вызвать обра¬
зование трещин. Чтобы понизить эти напряжения при
сохранении высокой твердости и износостойкости
зубьев, зубчатые колеса подвергают низкому отпуску
(нагреву до 150—200° С). Низкий отпуск оказывает
также влияние на предотвращение образования трещин
при зубошлифовании.Твердость цементованных зубчатых колес зависит
от их назначения, применяемой марки стали и уста¬
навливается от HRC 55 для обычных колес до HRC 60—
63 для весьма ответственных зубчатых колес.Для превращения остаточного аустенита в мартен¬
сит на некоторых предприятиях практикуется метод
обработки закаленных деталей холодом. Цементован¬
ные зубчатые колеса после закалки охлаждаются до
—75° С, выдерживаются при этой температуре 1,0—1,5 ч, после чего медленно нагреваются до нормальной
температуры и подвергаются отпуску при 180—200° С
для снятия напряжений. Целесообразность обработки
зубчатых колес холодом устанавливают по результатам
испытания зубчатых колес на усталостную долговеч¬
ность.Азотирование зубчатых колес применяется для по¬
лучения высокой твердости рабочих поверхностей
зубьев и для повышения их износостойкости и усталост¬
ной прочности. Перед азотированием зубчатые колеса
подвергаются термической обработке — закалке и
14
отпуску. Это способствует получению более твердого
азотированного слоя и предотвращает его продавли-
вание в работе. Азотирование производят при 520—
580° С в течение 30—80 ч в закрытом контейнере или
муфеле, через который непрерывно с определенной ско¬
ростью пропускают аммиак, разлагающийся на азот и
водород. Активные атомы азота, проникая в поверхност¬
ные слои, образуют с железом и легирующими элемен¬
тами (алюминием, хромом, молибденом) химические
соединения — нитриды, которые придают азотирован¬
ному слою очень высокую твердость. Нитриды, выде¬
лившиеся в виде сетки по границам зерен или в виде
сплошной светлой зоны, залегающей на глубине 0,03—
0,05 мм от поверхности, называются «белой» зоной или
e-фазой. Белая зона обладает большой твердостью и
хрупкостью, сильно ухудшает качество слоя, делая его
хрупким. Для предотвращения хрупкого разрушения
азотированного слоя необходимо белую зону с рабочих
поверхностей зубьев удалять. С этой целью азотирован¬
ные зубчатые колеса подвергают притирке, зубохонин-
гованию либо зубошлифованию.Для азотирования зубчатых колес чаще всего при¬
меняют стали типа 38Х2МЮА, содержащие алюминий.
В качестве заменителя стали 38Х2МЮА применяют
сталь 38Х2Ю. Глубина упрочненного слоя для азоти¬
рованных зубчатых колес выбирается от 0,1 до 0,8 мм
(табл. 2).2. Глубина азотирования в зависимости
от модуля зубчатого колесаМодуль, ммГлубина
азотирования, ммМодуль, ммГлубина
азотирования, мм1,00,10—0,253,00,35—0,501,50,20—0,354,00,40—0,552,50,30—0,456,00,50—0,70Азотирование зубчатых колес имеет свои преиму¬
щества и недостатки. Температура азотирования (520—■
580° С) значительно ниже температуры цементации
и закалки; высокая твердость рабочих поверхностей
зубьев получается без последующей закалки, благо¬15
даря чему достигается минимальное коробление зубча¬
тых колес. Азотирование дает наибольшую твердость
(ЯУ 650—1150) поверхности и высокую износостой¬
кость, кроме того, твердость и износостойкость азоти¬
рованных деталей не меняются при нагреве до 400—
500° С, тогда как у цементированных деталей твердость
начинает понижаться при нагреве выше 200° С.Недостатками азотирования являются чрезмерная
длительность процесса до 40—80 ч, возможная хруп¬
кость рабочих поверхностей зубьев и применение осо¬
бых дорогостоящих легированных сталей.Качество зубчатых колес, упрочненных химико¬
термической обработкой, оценивается не только по
высокой твердости рабочих поверхностей зубьев и
структуре упрочненного слоя, но и по деформации
зубчатого венца, оказывающем существенное влияние
на процесс формообразования зубьев и трудоемкость
механической обработки.При термической обработке зубчатых колес следует
различать два вида деформаций: 1) деформации, орга¬
нически связанные с объемными изменениями вслед¬
ствие структурных превращений, которые не могут
быть исправлены применением каких-либо усовершен¬
ствованных способов термической обработки; 2) де¬
формации зубчатых колес, связанные с изменением
формы при неравномерном нагреве или охлаждении,
при сложной конфигурации, провисании отдельных
частей детали при нагреве и т. д.К деформациям первого вида относятся изменения
размеров зубчатого венца и профилей зубьев, вызван¬
ные изменением их объемов при закалке на мартенсит.
Чтобы предотвратить этот вид деформации, надо путем
компенсирующей коррекции угла профиля исходного
контура изменить шаг станочного зацепления при зубо-
нарезании. При этом важно установить стабильность
возникающих деформаций для определенных зубчатых
колес и влияние плавочного состава стали на величину
и характер этих деформаций для их учета при зубона-
резании.Деформации второго вида проявляются в виде ко¬
нусности и овальности зубчатого венца и отверстия,
а также коробления торцов. Чтобы предотвратить
такого рода деформации, прибегают к совершенствова-
16
нию способа термической обработки путем рациональ¬
ных методов укладки зубчатых колес при цементации,
применения специальных приспособлений, оправок,
закалочных штампов, уменьшения скорости охлажде¬
ния, уменьшения количества высокотемпературных
нагревов и т. п.При закалке зубчатых колес в штампах соблюдают
следующие условия: 1) зубчатые колеса должны быть
свободны от окалины и остатков солей; 2) минимальное
расстояние между печью и закалочным прессом;
3) извлечение зубчатых колес из печи специальными
захватами, по своей конструкции отвечающими форме
заготовки, избегая контакта с зубьями колеса; 4) гео¬
метрическая форма и чистота поверхностей нижней и
верхней матриц; матрицы должны соответствовать
механическим нагрузкам и обеспечивать нормальный
поток масла; 5) наладку закалочного пресса произво¬
дить на тщательно проверенных по своей геометрии за¬
готовках, подлежащих термической обработке.II.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
б. Требования к технологии изготовленияОдним из главных вопросов технологии механической
обработки зубчатых колес является назначение уста¬
новочных баз и базирующих поверхностей. От этого
зависит точность расположения зубчатого венца отно¬
сительно окончательно обработанных конструкторских
и сборочных баз. В качестве установочных баз служат
так называемые основные установочные базы, связан¬
ные с нарезаемым или шлифуемым зубчатым венцом
непосредственно размерами и требованием взаимной
соосности. Если это условие не соблюдается, необхо¬
димо производить перерасчет размеров, сопровождае¬
мый обычно ужесточением конструкторских допусков.
Использование основных установочных баз особенно
важно для точности обработки и контроля конических
зубчатых колес.Нормы точности на заготовки стандартом не регла¬
ментируются. Точность заготовок оказывает значитель¬17
ное влияние на точность изготовления зубчатых колес.
Допуски на заготовки устанавливают в зависимости
от степени точности изготовляемых колес: допуски
на размеры и форму основных установочных баз, т. е.
на отверстие или на вал; допуск на диаметр вершин
зубьев; допуск на радиальное биение поверхности
вершины зубьев, если она используется в качестве
базовой поверхности при контроле, а также допуск
на биение основного установочного торца.Требования к точности изготовления наружного
цилиндра заготовки зависят от технологического
процесса изготовления и методики контроля зубчатого
колеса. Если наружная цилиндрическая поверхность
заготовки служит проверочной установочной базой,
т. е. по этой поверхности происходит выверка заготовки
на станке, то допуск на радиальное биение наружного
цилиндра заготовки принимается равным 0,6 допуска
на радиальное биение зубчатого венца.Неперпендикулярность базового опорного торца
заготовки к рабочей оси зубчатого колеса приводит
к отклонениям направления линии зубьев и влияет на
отклонение осевых шагов у косозубых зубчатых колео3. Допуски на торцовое биение FT (мкм) базового торца
заготовки (на 100 мм диаметра)Степень
точкости
по нормам
контактаШирина венца цилиндрического зубчатого колеса, ммДо 40Св. 40 до 100, Св. 100 до 160Св. 160 до 2505168,05,14,062010,06,45,072412,08,06,084020,012,810,096432,020,016,01010050,032,025,01116080,050,040,012250125,080,060,0Пример. Для зубчатого колеса 8-й степени точности, диа¬
метром делительной окружности d = 150 мм, шириной зубчатого
венца до 40 мм допуск на торцовое биение базового торца заготовкиравен FT =■-■ 40	= 40	= 60 мкм18
с большим осевым перекрытием. Допуски на торцовое
биение базового торца заготовки Fr приведены в табл. 3
[5]. Допуск на торцовое биение базового торца заго¬
товки Fr определяют умножением значения, взятого
из таблицы, на величину d/100, где d — делительный
диаметр в мм.6.	Зубонарезание дисковыми фасонными фрезамиНарезание зубчатых колес дисковыми фасонными фре¬
зами является наиболее ранним способом обработки зуб¬
чатых колес.С точки зрения образования правильного зацепле¬
ния наиболее совершенным является метод обката,
однако обработка зубчатых колес методами копирования
и огибания фасонными фрезами сохраняет за собой
обширный фронт зуборезных работ. Фасонными ди¬
сковыми фрезами на зубофрезерных станках можно
нарезать колеса с внутренними зубьями методом еди¬
ничного деления при помощи специального приспособ¬
ления. Метод копирования применяют при обработке
мелкомодульных зубчатых колес неэвольвентного про¬
филя. Фасонными фрезами помимо зубчатых колес на¬
резают также звездочки, шлицы, рейки, храповики и
другие колеса со специальным профилем зуба. В неко¬
торых случаях обработка определенных профилей
зубьев по методу копирования определяет единственную
возможность изготовления детали, так как не все про¬
фили зубьев нарезаемых деталей можно образовать по
методу обката.Для высокопроизводительного чернового зубона-
резания дисковыми фрезами созданы специальные
станки с полностью автоматизированным рабочим
циклом, за исключением установку и снятия детали.
При ремонте машин и выполнении мелких заказов
нарезание зубчатых колес дисковыми фасонными фре¬
зами выполняется на универсальных фрезерных стан¬
ках.Теоретически для нарезания зубчатого колеса с
определенным числом зубьев необходим свой профиль
фрезы для данного модуля. Однако на практике раз¬
работаны наборы фрез, позволяющие нарезать ряд не¬
смещенных колес одного модуля одной фрезой, имеющей19
профиль впадины наименьшего колеса в ряду. Напри¬
мер, фреза, нарезающая достаточно точно ряд колес
данного модуля с числами зубьев от 26 до 34, имеет
профиль впадины колеса с 26 зубьями.Для нарезания зубчатых колес до модуля 8 мм при¬
меняют набор из восьми фрез, для колес больших мо¬
дулей — наборы из 15 и 26 фрез на каждый модуль
в зависимости от его величины и требуемой точности.
Каждая фреза в наборе обозначается соответствующим
номером. Наборы из 15 и 26 фрез состоят из тех же
восьми фрез и еще из семи или 18 промежуточных,113обозначаемых дробными номерами — 1-^, 2 2-^-,
о 13 — и т. д.На торце каждой фрезы клеймятся модуль, угол
профиля исходного контура, номер и предельные числа
зубьев, а также высота нарезаемого зуба.Точность нарезания зубьев в большой степени
зависит от тщательности наладки фрезерного станка.
Большое внимание должно быть уделено тому, чтобы
плоскость симметрии режущего профиля фрезы точно
проходила через ось заготовки; для этого на фрезах
часто наносится риска, которая облегчает установку
центрального положения фрезы относительно оси за¬
готовки. Кроме того, для выверки фрезы по центру упо¬
требляют специальные установочные калибры для цен¬
трирования фрезы.Чтобы улучшить зацепление зубчатых колес, на¬
резаемых дисковыми фасонными фрезами несоответ¬
ствующего номера, возникающие погрешности могут
быть компенсированы увеличением глубины нарезания
ведомого зубчатого колеса. Этим достигается перемеще¬
ние зацепления ближе к начальной окружности и уст¬
ранение точечного касания.Косозубые колеса можно также нарезать дисковыми
фасонными фрезами, но для обеспечения эвольвентного
профиля в торцовом сечении нарезаемого колеса фреза
должна иметь специальную форму, которая зависит не
только от числа зубьев и модуля нарезаемого колеса,
но и от угла наклона линии зубьев по отношению к оси
колеса. Необходимость специального профилирования
фрез для нарезания косозубых колес определяется20
тем, что поверхности зубьев колеса образуются
в процессе нарезания, как огибающие ряда положений
фрезы в ее относительном движении по отношению к на¬
резаемому колесу. На практике, если отсутствуют
специальные зуборезные станки, косозубые колеса
с небольшим углом наклона линии зубьев нарезают
стандартными фасонными (модульными) фрезами.510 20 JO 35 40 45 50 55 60 о 65
Уго/i наклона линии эубьеб /?.../Рис. 2. График для определения номера диско¬
вой фасонной фрезы для нарезания косозубых
колесНомер фрезы для нарезания косозубого колеса
определяется точкой пересечения линии числа зубьев
нарезаемого колеса с линией угла наклона зубьев
(рис. 2). Например, для нарезания колеса с числом
зубьев 34 и углом наклона линии зубьев 20° фреза из
комплекта восьми фрез должна иметь номер 6. Точность
зубчатых колес, нарезаемых фасонными фрезами, про¬
филированными в соответствии с действительным числом
зубьев колеса, не выше 9—8-й степени по ГОСТ 1643—72.Подробные сведения для назначения режимов реза¬
ния модульными фрезами из быстрорежущей стали мо¬
жно найти в нормативах [6].Подачи для чистового нарезания зубьев колеса
обычно находятся в пределах 0,05—0,10 мм на зуб
фрезы. Более высокие подачи можно применять при
черновом нарезании. Назначение режимов резания
зависит от конструкции фрезы, мощности станка, жест¬
кости технологической упругой системы СПИД, рода
обрабатываемого материала и требований к шерохова¬
тости нарезаемых поверхностей зубьев.21
Скорость резания, приравниваемая к скорости вра¬
щения фрезы, в первую очередь зависит от обрабаты¬
ваемого материала заготовки. Сталь с твердостью
НВ 100 можно обрабатывать инструментом из быстро¬
режущей стали со скоростью резания около 45 м/мин.
Если твердость увеличена до НВ 300, скорость резания
должна быть уменьшена приблизительно до 15 м/мин.
При обработке стальных зубчатых колес в качестве сма¬
зочно-охлаждающих жидкостей применяют эмульсии
и сульфофрезол.Основное (технологическое) время Т0 для нареза¬
ния цилиндрических зубчатых колес дисковыми модуль¬
ными фрезами составляется из времени врезания и от¬
вода стола или фрезы в исходное положение; времени
резания и времени, затрачиваемого на поворот заго¬
товки для нарезания следующего зуба (времени де¬
ления)где b — длина нарезаемого зуба, мм; /вр — длина вре¬
зания, мм; /п — длина перебега, мм; Sp#x—минутная
подача инструмента или обрабатываемой детали при
рабочем ходе, мм; So6.x — скорость обратного хода
фрезы или детали; т — время деления на один зуб;
z — число зубьев нарезаемого колеса; i — число про¬
ходов; k — количество одновременно нарезаемых зуб¬
чатых колес.Величина врезания /вр определяется по формулегде h — глубина прорезаемой впадины между зубьями,
мм; D — диаметр фрезы, мм; Р — угол наклона линии
зуба.Для прямозубых колес расчетную величину вреза¬
ния можно определить по рис. 14 (см. с. 44)', на кото¬
ром штриховая линия соответствует решению число¬
вого примера при D = 100 мм и h = 10 мм. Для обе¬
спечения свободного подхода инструмента с рабочей
подачей расчетную величину врезания следует увели¬
чивать на 1—2 мм.Минутная подача при рабочем ходе SPtX/вр = C(Ss р Y (D — h) К5р. х — Szzn,22
где S2 — подача на зуб фрезы; п — частота вращения,
об/мин.При нарезании зубьев на универсально-фрезерном
станке время на отвод заготовки в исходное положение
и время поворота заготовки с помощью делительной
головки перед прорезанием каждой последующей впа¬
дины относится к вспомогательному времени и в фор¬
мулу основного (технологического) времени не входит.7.	Зубонарезание червячными фрезамиЭтот способ имеет большое распространение в промы¬
шленности благодаря своей универсальности, допу¬
скающий нарезание прямозубых и косозубых колес
с различным числом зубьев одним и тем же инструмен¬
том, высокой точности процесса и производительности.
На зубофрезерных станках могут также выполняться
многие другие операции. С помощью специального
копирного приспособления можно нарезать зубчатые
колеса с бочкообразной модификацией зубьев. Специ¬
альными конусными фрезами с подачей под «углом к
оси изделия можно нарезать шлицевые валы с прямо-
бочными профилем зубьев и конусным внутренним диа¬
метром. Станки, имеющие рабочий шпиндель, устанав¬
ливаемый под углом к плоскости перемещения суп¬
порта червячной фрезы, позволяют нарезать мелкие
конусные шлицы с треугольным профилем зубьев. Спе¬
циально спроектированными фрезами можно обраба¬
тывать храповики, звездочки цепных передач, шлице¬
вые валы, червяки и винты,) ^ также нарезать кони¬
ческие зубчатые колеса, колеса с внутренними зубьями
и многие другие детали со специальными профилями
зубьев, равномерно расположенными относительно
центра.Удобство наладки зубофрезерных станков* делает
их особенно пригодными для нарезания небольших
партий деталей. Размеры нарезаемых зубьев и изделий
ограничивают только возможности зубофрезерного
станка, на котором должно нарезаться зубчатое колесо.
Зубофрезерные станки позволяют обрабатывать цилин¬
дрические зубчатые колеса диаметром до 5 м. Ширина
венца нарезаемого зубчатого колеса лимитируется воз¬
можностью наибольшего перемещения суппорта фрезы.23
Диапазон модулей зубчатых колес, нарезаемых чер¬
вячными фрезами, находится в пределах 0,05—25 мм.Точность деталей, нарезаемых червячными фрезами,
зависит от точности зубофрезерного станка, жесткости
упругой системы станок — приспособление — инстр у-
мент—деталь (СПИД), точности заготовки, тщатель¬
ности установки фрезы и заготовки и точности червяч¬
ной фрезы. На особо прецизионных станках с весьма
малой циклической ошибкой прецизионными червяч¬
ными фрезами можно нарезать цилиндрические зуб¬
чатые колеса 3—4-й степени точности по ГОСТ 1643—72.
На прецизионных станках прецизионными червяч¬
ными фрезами можно достичь 5-й степени точности.Нарезание зубчатых колес червячными фрезами
может производиться в один проход окончательно либо
предварительно под последующее чистовое нарезание,
шевингование, зубошлифование и хонингование, в за¬
висимости от модуля, обрабатываемого материала и
назначения зубчатого колеса.Шероховатость поверхности обрабатываемых зубьев
определяется главным образом жесткостью упругой си¬
стемы СПИД, величиной гребешков, полученных в ре¬
зультате подачи, и огранкой профиля, возникающей
вследствие неправильной заточки фрезы, приводящей
к выпаданию отдельных зубьев фрезы из резания. При
небольших подачах хорошо заточенными фрезами мо¬
жно достичь шероховатости поверхности обрабатывае¬
мых зубьев в пределах среднего арифметического от¬
клонения профиля Ra = 0,4 мкм. На черновых опера¬
циях при крупных подачах шероховатость поверхности
обрабатываемых зубьев Rz = 80 мкм.При нарезании цилиндрических зубчатых колес на
зубофрезерных станках червячная фреза получает вра¬
щательное движение — движение резания. Движение
подачи осуществляется перемещением суппорта фрезы.
В процессе работы вращение заготовки строго коорди¬
нировано с червячной фрезой и подачей. При подаче
фрезы в направлении нарезаемых зубьев частоты вра¬
щений червячной фрезы и обрабатываемой заготовки
с прямыми или косыми зубьями связаны зависимостью:
если на фрезе имеется гф заходов, а на заготовке дол¬
жно быть гк зубьев, то одному обороту заготовки дол¬
жно соответствовать гк/гф оборотов червячной фрезы.24
При нарезании косозубого колеса червячной фрезой,
подача которой производится в направлении оси наре¬
заемой заготовки колеса, заготовке колеса сообщается
относительно фрезы дополнительное вращательное дви¬
жение. В этом случае, если фреза переместится на
величину хода нарезаемых зубьев колеса со скоростью
подачи на каждые zjz$ оборотов фрезы, заготовкаРис. 3. Червячная фреза для нарезания зубчатых келесколеса повернется влево или вправо в зависимости
от направления линии зубьев дополнительно на один
оборот, который она получает вследствие вращения
фрезы за время осевой подачи на длине хода нарезае¬
мых зубьев.Существуют станки, у которых подача производится
в направлении нарезаемых зубьев косозубого колеса,
что исключает необходимость дополнительного поворота
нарезаемой заготовки колеса. Кроме того, указанное
направление подачи фрезы способствует более равно¬
мерному износу режущих зубьев и повышению стойко¬
сти фрезы.Червячная фреза (рис. 3) получается из червяка
путем образования на его винтовых поверхностях режу¬
щих кромок. Для этого в червяке делают продольные
(обычно винтовые) канавки, а с образовавшихся зубьев
снимают затылки для образования необходимых зад¬
них углов и режущих кромок.Червяк, положенный в основу червячной фрезы
для зубчатых колес, называется основным червяком.
Этот червяк и нарезаемое зубчатое колесо должны нахо¬25
диться в правильном зацеплении. Винтовая поверх¬
ность, на которой располагаются режущие кромки
фрезы, называется производящей поверхностью. Чер¬
вячная фреза, геометрия которой определяется произ¬
водящей поверхностью, должна быть так сконструиро¬
вана, изготовлена и установлена на станке, чтобы про¬
цесс нарезания колеса в окончательной стадии копиро¬
вал процесс зацепления с основным червяком. В про¬
цессе нарезания ось червячной фрезы составляет не¬
который угол с осью нарезаемого зубчатого колеса,
поэтому передачу между основным червяком и зубча¬
тым колесом можно рассматривать как эвольвентную
винтовую передачу, а основной червяк—как эвольвент¬
ную косозубую шестерню. В действительности, произ¬
водящая поверхность фрезы для прямо- и косозубых
колес имеет очень незначительные отклонения от эволь-
вентной поверхности основного червяка, так как из-за
сложности изготовления эвольвентных червячных
фрез, требующих осевого затылования и наличия спе¬
циальных затыловочных станков или специальных
приспособлений, применяются приближенные методы
профилирования, основанные на том, что в нормальном
или осевом сечении зуба фрезы воспроизводится профиль
впадины исходного контура (рабочей рейки),Червячные фрезы для зубчатых колес подразде¬
ляются: 1) по назначению — чистовые, получистовые,
под зубошлифование и черновые; 2) по числу заходов —
однозаходные и многозаходные; 3) по направлению
витков — правые и левые; 4) по исходному реечному
контуру зубчатых колес — стандартные, со срезом
кромки вершин зубьев, с касанием поверхности вершин
зубьев зубчатого колеса, с поднутренными основаниями
зубьев, с уменьшенным углом профиля по сравнению
с обычным стандартным углом 20°; 5) по углу кана¬
вок — с нормальными к виткам нарезки, с прямыми
канавками, параллельными к оси фрезы, с канавками
под некоторым углом к нормальному положению;
6) по форме заборной части — прямые и с конусно¬
заборной частью; 7) по углу передней заточки — без
поднутрения и с положительным передним углом;
8) по конструкции — насадные и хвостовые, цельные
и сборные; 9) по технологии изготовления — шлифо¬
ванные (со шлифованными затылованными поверх¬26
ностями) и нешлифованные; 10) по точности — общего
назначения и прецизионные; И) по материалу — из
быстрорежущей стали, из вольфрамо-кобальтовой стали
и твердосплавные.С помощью червячных фрез нарезаются прямозубые
и косозубые зубчатые колеса, имеющие и не имеющие
смещения исходного контура. Большая часть цилин-червячной фрезы на профиль нарезае¬
мых зубьевдрических зубчатых колес со стандартизованным ис¬
ходным контуром изготовляется червячными фрезами
по ГОСТ 9324—60*.Влияние дефектов заточки червячных фрез на по¬
грешности профиля зуба нарезаемых колес показано
на рис. 4. На режущих кромках и зубьях фрезы недо¬
пустимы прижоги и забоины.Для контроля за качеством червячных фрез разра¬
ботана форма паспорта, в которую заносят результаты
измерений после изготовления фрезы и после каждой
заточки.27
Получистовые фрезы применяют главным образом
для нарезания зубчатых колес под шевер. Все основные
размеры этих фрез, кроме размеров зубьев, принимаются
в соответствии с размерами чистовых червячных фрез
общего назначения по ГОСТ 9324—60*. Как правило,
чистовые и получистовые червячные фрезы делаются
однозаходными. Черновые фрезы рекомендуется вы¬
полнять многозаходными для повышения производи¬
тельности процесса зубонарезания. Число заходов чер¬
новых червячных фрез принимается равным двум или
трем. Не рекомендуется применять черновые червячные
фрезы с углом подъема, превышающим 10°, так как из¬
готовление и контроль таких фрез с прямолинейным
профилем в нормальном сечении становятся, затрудни¬
тельными.С целью повышения производительности зубона¬
резания многозаходные червячные фрезы применяются
для чистового нарезания и получистового под шевер.
Многозаходные получистовые червячные фрезы выпол¬
няют с минимальными углами профиля от 8 до 12°.
При этом следует избегать применения многозаходных
червячных фрез, когда число зубьев нарезаемого ко¬
леса и число заходов фрезы имеют общие множители.
Предельное отклонение углового шага между режу¬
щими кромками заходов фрезы в зависимости от класса
точности не должно быть более 0,01—0,02 мм.Уменьшение угла профиля фрезы при сохранении
шага зацепления нарезаемых колес способствует умень¬
шению шероховатости обрабатываемых поверхностей
зубьев и в некоторой степени компенсирует сокращение
числа резов, формирующих боковые поверхности зу¬
бьев, вследствие увеличения числа заходов фрезы.При использовании многозаходных червячных фрез
необходимо учесть, что с увеличением числа заходов
червячной фрезы скорость на делительном червяке
зубофрезерного станка повышается. Поэтому при наре¬
зании зубчатых колес с небольшим числом зубьев не¬
обходимо проверить, не вызовет ли это чрезмерного уве¬
личения скорости скольжения в делительной паре по
сравнению со скоростью скольжения, определяемой
минимальным числом зубьев, нарезаемых на данном
станке однозаходной червячной фрезой. Если минималь¬
ное число зубьев, нарезаемых на станке, равно 8, то28
двухзаходной фрезой можно нарезать только 16
зубьев, трехзаходной — 24.Неправильное применение многозаходных червяч¬
ных фрез приводит к нарушению точности изготовления
зубчатых колес и снижению экономической стойкости
инструмента, т. е. такой стойкости, которая соответ¬
ствует минимальной стоимости зубообработки. Реко¬
мендуется применять двухзаходные червячные фрезы
для зубчатых колес с числом зубьев не менее 31, трех-
заходные фрезы — для зубчатых колес с числом
зубьев не менее 47. Для зубчатых колес общего назна¬
чения рекомендуется на один заход фрезы принимать
не менее 30 зубьев обрабатываемого колеса. Это озна¬
чает, что пятизаходная фреза не должна применяться,
если нарезаемое колесо имеет менее 151 зуба.Продольные канавки фрезы предназначаются для
образования передней режущей грани зубьев и для вы¬
хода стружки, образующейся в процессе резания. Для
получения на обеих сторонах зубьев одинаковых перед¬
них углов винтовые канавки обычно прорезаются
нормально к направлению винтовой линии, расположен¬
ной на среднем расчетном диаметре основного червяка.
Винтовая поверхность канавки фрезы изготовляется
по архимедовой винтовой поверхности. Постоянство
хода канавок и точность их окружного шага оказывают
существенное влияние на форму и положение боковых
режущих кромок фрезы. Фрезы с углом подъема витка
4° и менее могут быть изготовлены с прямыми осевыми
канавками. Винтовые канавки могут также распола¬
гаться под некоторым углом к нормальному положению.
Это нужно для того, чтобы зубья фрезы не вступали
в работу одновременно, как это имеет место при наре¬
зании прямозубых колес червячными фрезами обычной
конструкции при нормальной установке червячной
фрезы. Чтобы избежать слишком больших углов наклона
винтовых канавок, их выполняют одноименного на¬
правления с витками червячной фрезы. Угол наклона
канавок к их нормальному положению составляет
примерно 12—15°. При* таком расположении канавок
с одной стороны зуба фрезы получается острый угол
резания, а с другой — тупой. Для уменьшения на¬
грузки на тупую режущую кромку угол профиля фрезы
уменьшают и соответственно изменяют шаг фрезы.29
Червячные фрезы бывают право- и левозаходные.
Рекомендуется косозубые колеса нарезать червячными
фрезами, имеющими одноименное направление витков
фрезы с линиями зубьев изготовляемых колес. Косо¬
зубые колеса с правым направлением линии зубьев
должны нарезаться правозаходными фрезами, а с ле¬
вым направлением линии зубьев — левозаходными
фрезами. При разноименном направлении винтовых
линий зубьев фрезы и нарезаемого колеса заготовка
стремится дополнительно повернуться на величинуа).Рис. 5. Положение
заборного конуса у
червячных фрез:
а — с правой на¬
резкой; б — с ле¬
вой нарезкойбокового зазора в делительной передаче, вследствие
чего фреза работает при сильной вибрации и обрабаты¬
ваемые поверхности зубьев получаются неровными.Косозубые колеса с углом наклона линии зубьев
более 20° следует нарезать червячными фрезами, снаб¬
женными конусной заборной частью. Это особенно от¬
носится к черновым червячным фрезам, наиболее за¬
груженным и удаляющим основную массу металла из
впадин зубчатого колеса. Заборный конус рассчиты¬
вается так, чтобы все его зубья участвовали в работе.
Угол заборного конуса зависит от диаметра нарезае¬
мого колеса и угла наклона линии зубьев. Чем больше
диаметр колеса, тем угол конуса должен быть меньше,
а сам конус длиннее. Рабочая длина заборного конуса
изменяется в зависимости от угла установки фрезы.
С увеличением угла установки фрезы длину заборного
конуса следует удлинить для лучшего распределения
нагрузки между режущими зубьями фрезы.На рис. 5 показано положение заборного конуса
для правых и левых фрез.При чистовом нарезании цилиндрических зубчатых
колес со стандартизованным исходным контуром по
ГОСТ 13755—68 применяются стандартные червячные
фрезы с зубьями, очерненными по впадинам указанного30
Iисходного контура. При этом стандарт на чистовые
червячные фрезы (ГОСТ 9324—60*) имеет согласно
ГОСТ 13755—68 две разновидности профилей: без фланка
и с фланком для среза кромок вершин зубьев колеса
(рис. 6). Форму и величины среза профиля зубьев
(согласно ГОСТ 13755—68) можно изменять примени¬
тельно к частным усло¬
виям работы передачи
и к условиям произ¬
водства, если на то
имеются технологиче¬
ские соображения. Чер¬
вячные фрезы с флан¬
ком изготовляются по
соглашению с потре¬
бителем.Зубофрезерован ие
колес с модулем более5 мм следует производить в две операции (черновое и
чистовое зубофрезерование) на различных станках с
применением черновых и чистовых червячных фрез.Черновое нарезание зубьев целесообразно произ¬
водить на полную высоту зуба, оставляя припуск лишь
по боковым сторонам зубьев (табл. 4).4. Припуски и допуски по длине
общей нормали при черновом
зубонарезан ииРис. 6. Производящий контур фре¬
зы и нарезаемый зуб колесаМодуль,ммПрипуск
на чистовое
зубонареза-
ние, ммДопуск,мм50,961,00,271,0581,191,20,25101,3Рис. 7. Произво¬
дящий контур,
предусматриваю¬
щий обработку по¬
верхности вершин
зубьев зубчатого
колесаНа рис. 7 изображен
профиль рабочей рейки
фрезы, одновременно
обрабатывающей зубчатый венец и поверхность вер¬
шин зубьев.Червячные фрезы для нарезания зубчатых колес
под шевер или под зубошлифование проектируются31
на определенную деталь. Конструктивные элементы
профилей зубьев червячных фрез (фланк, протубера¬
нец) строго рассчитываются для каждого числа зубьев
или для узкого диапазона чисел зубьев обрабатывае¬
мых колес. В связи с этим у рабочих реек червячной
фрезы под шевер или под зубошлифование многие раз¬
меры и форма профиля могут существенно отличаться
от стандартной рабочей рейки 20°. На рис. 6 изобра¬
жены сопряженные профили зубьев червячной фрезы и
нарезаемого колеса. Более подробные сведения будут
даны при рассмотрении вопросов зубошевингованияч и
зубошлифования.В чисто конструктивном отношении червячные
фрезы для зубчатых колес выполняются насадными с
цилиндрическим отверстием. Насадные фрезы должны
иметь с двух сторон шлифованные буртики с цилин¬
дрической частью шириной не менее 4 мм. Цилиндри¬
ческая часть буртиков служит для проверки фрезы
на биение после ее установки на оправке для заточки
и при установке ее на зубофрезерном станке. Повыше¬
ние точности зубонарезания и улучшение шероховато¬
сти поверхности зубьев можно достичь применением
червячных фрез с конусным отверстием и конусным
шпинделем или конусной оправкой, так как при этом
свод.хтЬя к минимуму радиальное и торцовое биение
фрезы, отрицательно, влияющее на точность профиля
нарезаемых зубьев. Кроме того, значительно сокра¬
щается время установки фрезы на станке и умень¬
шается расход инструмента.Затылованные червячные фрезы стандартной кон¬
струкции обладают недостаточно высокой работоспособ¬
ностью, так как из-за малых задних углов на боковых
режущйх кромках процесс резания протекает в тяже¬
лых условиях и снижается стойкость инструмента.
У обычных червячных фрез задние углы колеблются:
8—12° на вершине и 3—4° на боковых режущих кром¬
ках. Выполнить задние углы больше указанных у за-
тылованных фрез затруднительно из-за конструкции
фрезы.Для повышения точности и производительности зу¬
бонарезания, продления срока службы инструмента и
уменьшения расхода дорогостоящих быстрорежущих
сталей червячные фрезы выполняют сборных конструк-
32
ций, состоящих из встав¬
ных зубьев или вставных
гребенок и корпуса. Но¬
вые конструкции сборных
червячных фрез отличают¬
ся способами шлифования
реек в технологических
или рабочих корпусах по
винтовой поверхности без
затылования с последую¬
щей установкой реек в ра¬
бочем корпусе под необ- ^
ходимым углом. При этом
возможно несколько уве¬
личить задние боковые
углы на режущих кромках,
что способствует повыше¬
нию стойкости инструмен¬
та, а также увеличению
числа переточек фрезы.На рис. 8 приведена
червячная фреза сборной
конструкции с поворотны¬
ми рейками. Ее рабочий
корпус 1 выполняется из
конструкционной легиро¬
ванной стали 20Х, подвер¬
гается цементации и за¬
калке до HRC 56—62. Кор¬
пус имеет 12 пазов кли¬
новидной формы для уста¬
новки .режущих реек 2,
выполненных из стали Р18
с термообработкой до
HRC 62—65. В осевом на¬
правлении зубчатые рейки
фиксируются и предохра¬
няются от смещения* с по¬
мощью двух полукольце-
вых шпонок 3. В положе¬
нии А производится наре¬
зание резьбы на резьбо¬
фрезерном станке и шли-2 Гинзбург Е. Г./Халебский Н. Т.л Положение А 12 3 4 Положение Б
фование реек на резьбошлифовальном станке. Для этого
зубчатые рейки крепятся с торцов прижимными коль¬
цами 4 и винтами 5.- После шлифования фрезу раз¬
бирают, режущие рейки переставляют в положение Б
и окончательно закрепляют прижимными кольцами
и винтами. В этом положении режущие кромки полу¬
чают необходимые задние углы. Использование рабо¬
чего корпуса для шлифования режущих реек способ¬ствует сохранению точности положения боковых ре¬
жущих кромок на поверхности основного червяка
фрезы.На рис. 9 показана сборная острозаточенная червяч¬
ная фреза для нарезания зубчатых колес с питчем 7/9
под шевер. Заточка производится не по передней, а по
задним поверхностям. Благодаря этому обеспечивается
высокая производительность и рациональные условия
работы, так как задние углы устанавливаются не из
конструктивных и технологических соображений, а из
условий резания. Острозаточенные червячные фрезы
имеют задние углы на боковых режущих кромках 6—
15°, обеспечивающие повышенную стойкость и большее
число переточек этих фрез по сравнению с затылован-
ными. Увеличение числа возможных переточек остро-
заточенных фрез по сравнению с затылованными полу¬
чается за счет меньшей величины стачивания за одну
переточку.Острозаточенная червячная фреза состоит из кор¬
пуса 1, выполненного из конструкционной стали 40Х
с термообработкой до HRC 40—45, имеет 12 продоль¬34
ных пазов для установки режущих реек, собранных из
отдельных зубьев 5, которые через промежуточные
секторы 6 прижимаются к опорному торцу фрезы.
Размер а сектора 6 для каждого паза выполняется раз¬
личным, чтЪбы обеспечить расположение режущих
кромок ножей на винтовой поверхности основного чер¬
вяка фрезы. Крепление зубьев выполняется винтами 2
и 3 через прокладку 4 по неполной резьбе, остающейся
в отверстии после прорезки паза.Заточка ножей производится в специальном при¬
способлении на круглошлифовальном станке шлифо¬
вальным кругом, правка которого производится по
шаблону. Достоинство производимой заточки ножей
заключается в том, что задний угол на боковых режу¬
щих кромках не связан с задним углом на вершине и
углом профиля.Фрезы описанной конструкции на восьмипозицион¬
ном станке обрабатывают зубчатые колеса с модифи¬
цированным профилем зубьев под шевер питч 7/9
из стали 40Х со скоростью резания 40 м/мин и пода¬
чей 2,8 мм/об за готовки. При этом стойкость инструмента
между переточками достигает 12—15 смен, что превы¬
шает обычную стойкость червячных фрез в 10 и более
раз [11].Твердосплавные червячные фрезы применяются
для скоростного зубофрезерования зубчатых колес
модулем 0,2—10 мм, изготовляемых из конструкцион¬
ных и труднообрабатываемых сталей и других металли¬
ческих и неметаллических материалов. По точности
твердосплавные фрезы могут быть чистовыми, полу-
чистовыми под шевер и черновыми под зубофрезерова-
ние и зубошлифование. В зависимости от модуля фрезы
выполняются цельнотвердосплавными или сборными.Станки для зубофрезерования твердосплавными фре¬
зами должны обладать повышенной частотой вращения
фрезерного шпинделя и обеспечивать скорость резания
в пределах 180—250 м/мин. Для обеспечения высокой
производительности и длительного сохранения точности
станки, работающие твердосплавными червячными фре¬
зами, должны обладать высокой жесткостью, вибро¬
устойчивостью и надежностью. В конструкции станков
должна быть также предусмотрена возможность приме¬
нения фрез увеличенного диаметра и длины.2*	38
На рис. 10 изображена конструкция сборной чер¬
вячной фрезы, зубьями которой служат поворотные
неперетачиваемые пластинки твердого сплава Т15К6
с углами заострения 90°. Фреза состоит из корпуса /,
имеющего 15 пазов, расположенных параллельно оси.
При установке зубьев обеспечивается отрицательный
передний угол, равный 15°. В пазы корпуса устанав¬
ливаются пластинки-зубья 4 удлиненной восьмигран-Рис. 10. Червячная фреза с поворотными твер¬
досплавными пластинками-зубьяминой формы, позволяющие четырехкратно использовать
режущие стороны без переточки. После износа четырех
сторон плаЪгинки могут быть многократно перешлифо¬
ваны по профилю. Установка зубьев по винтовой по¬
верхности достигается с помощью опорных сухарей 5,
отличающихся по высоте на 1/15 осевого шага. На дне
корпуса зубья опираются на базовые прокладки 6,
толщина которых по мере перетачивания зубьев соот¬
ветственно увеличивается. Крепление зубьев осущест¬
вляется винтами 2 через прокладки 3 по неполной
резьбе, остающейся в отверстии после прорезания паза.В настоящее время основной маркой быстрорежущей
стали, применяемой для зуборезных инструментов, яв¬
ляется Р18. Практика работы червячными фрезами,
изготовленными из стали Р18, показала, что увеличе¬
ние скорости резания свыше 45 м/мин вызывает резкое
снижение стойкости инструмента. В последнее время36
в отечественной промышленности и за рубежом все боль¬
шее применение получают зуборезные инструменты
из быстрорежущей стали с содержанием кобальта,
вольфрама и ванадия. На автомобильных заводах успе¬
шно используются сборные червячные фрезы йз воль¬
фрамокобальтовой стали Р9КЮ для обработки зубча¬
тых колес со скоростью резания 55—65 м/мин [9].Червячные черновые фрезы изготовляются с нешли¬
фованным профилем из стали Р9. Для улучшения
структуры, т. е. уменьшения карбидной неоднородно¬
сти и повышения стойкости фрез, заготовки должны под¬
вергаться трехкратной перековке с осадкой на половину
высоты. Карбидная неоднородность фрез из быстроре¬
жущей стали не должна быть выше балла 4. Твердость
режущей части фрез должна быть HRC 62—65. Твер¬
дость режущей части фрез из быстрорежущей стали
с содержанием ванадия 3% и более и кобальта 5% и
более должна быть выше на 1—2 Единицы HRC. Испы¬
тание червячных фрез производится в соответствии
с ГОСТ 9324—60*.Из самого принципа нарезания зубьев в обкате сле¬
дует, что получаемый на изделии профиль не является
непрерывным, а состоит из серии площадок — следов
режущей кромки, возникающих вследствие сущест¬
вующих интервалов резания между последовательно
вступающими в работу зубьями фрезы. Количество
площадок, образующих профиль зуба колеса, зависит
от числа продольных канавок или режущих кромок
фрезы. При одном полном обороте фрезы точка контакта
между зубом фрезы и сопряженным профилем зуба ко¬
леса переместится вдоль линии зацепления на расстоя¬
ние, равное шагу зацепления (или шагу зубьев по основ¬
ному цилиндру). Откуда следует, что число площадок,
образуемых по длине профиля (соответственно шагу
зацепления), равно числу канавок однозаходной фрезы.
Если червячная фреза' многозаходная, число площадок
на длине профиля зуба нарезаемого колеса будет равно
числу канавок фрезы, деленное на число заходов. Tip и
прерывистости нарезания зубьев в обкате возникают
отклонения профиля от эвольвенты, называемые вели¬
чиной огранки. Практический интерес представляет не
только величина огранкр, но и симметричность ее по¬
ложения относительно оси зуба или впадины колеса.37
Симметричность образуемой огранки зависит от цен¬
трирования червячной фрезы, которое заключается
в установке одного из зубьев или впадины фрезы точно
по центру станка. Эффект центрирования червячной
фрезы не ощутим при изготовлении зубчатых колес,
имеющих плавную, без подрезания или поднутрения
переходную поверхность зубьев. Поэтому перед наре¬
занием зубьев таких колес отпадает необходимость
центрирования червячной фрезы. Если же зубчатые
колеса имеют поднутрение переходной кривой или ко¬
леса с небольшим числом зубьев имеют видимое гла-Рис. 11. Цитирование зуба или впадины фрезы
по оси заготовкизом подрезание, центрирование фрезы необходимо для
избежания появления несимметричного подрезания или
поднутрения переходной кривой.На рис. И показана установка зуба фрезы по оси
заготовки нарезаемого колеса. В этом случае огранка
и переходная кривая на разноименных профилях зубьев
будут симметричны относительно оси впадины между
двумя соседними зубьями. Максимальная несимметрич¬
ность профилей при произвольной установке червячной
фрезы зависит от числа заходов и числа продольных
канавок фрезы. При однозаходной фрезе, имеющей
четное число продольных канавок, центрирование по
зубу автоматически приводит к центрированию по
впадине на противоположной стороне фрезы. Если фреза
имеет нечетное число продольных канавок, то невозможно
одновременно центрировать фрезу по зубу и впадине.
Максимальная несимметричность профилей будет иметь
место, если однозаходную фрезу сместить относительно
ее центрированного положения на половину кратчай¬
шего расстояния между следами двух последователь¬
ных резов, т. е. на расстояние, равное шагу зацепления,
38
деленное на число продольных канавок фрезы. Макси¬
мальное смещение фрезы с четным числом продольных
канавок равно четверти шага зацепления, деленное на
число продольных канавок фрезы. Таким образом, при
нарезании зубчатых колес с поднутрением переходной
кривой целесообразно для уменьшения влияния усло¬
вий центрирования червячной фрезы применять фрезы
с четным числом продольных канавок. Независимо от
условий центрирования фрезы число резов и образую¬
щихся при этом площадок сохраняется одинаковым
при любой установке фрезы, однако расположение этих
площадок на разноименных профилях становится не¬
симметричным, вследствие чего на зубьях, имеющих
подрезание или поднутрение переходной кривой, мо¬
гут быть удалены нижние точки активного профиля.Видимая глазом несимметричность подрезания раз¬
ноименных профилей зубчатых колес с малым числом
зубьев, изготовляемых без смещения стандартизован¬
ного исходного контура, может быть в какой-то степени
ослаблена при отсутствии центрирования червячной
фрезы, если придерживаться следующих рекомендаций:
при нарезании однозаходной фрезой число зубьев
изготовляемого колеса не должно быть меньше 14, при
нарезании двухзаходной фрезой число зубьев колеса не
меньше 17, а при числе заходов фрезы больше двух чи¬
сло зубьев колеса не должно быть меньше 25.Центрирование червячной фрезы производят спе¬
циальным установочным калибром. Для этого к ка¬
ретке суппорта крепится кронштейн, в отверстие кото¬
рого вставляется калибр в виде цилиндрического стер¬
жня с конусом на конце. Ось калибра проходит через
ось оправки, служащей для установки заготовки- наре¬
заемого колеса. При центрировании фрезерная головка
должна быть повернута так, чтобы ряд режущих кромок
фрезы располагался в горизонтальной плоскости, со¬
держащей ось калибра. Центрирование фрезы дости¬
гается перемещением фрезерной головки вдоль оси фрезы
влево или вправо до симметричного положения впа¬
дины между режущими кромками соседних зубьев
фрезы относительно установочного калибра.Перед установкой червячной фрезы необходимо про¬
верить радиальное и осевое биения фрезерной оправки,
затянутой в шпинделе станка. Для чистового зубонаре-39
зания биение не должно превышать 0,01 мм. Установку
фрезы на оправке необходимо производить с минималь¬
ным количеством промежуточных колец. Они должны
иметь строго параллельные торцы и небольшие зазоры
по внутреннему диаметру и шпонке, чтобы не влиять на
возможность перекоса фрезы при ее установке. С целью
повышения жесткости длина фрезерной оправки дол¬
жна иметь минимально необходимый размер, а шпоноч¬
ный паз профрезерован лишь на длине посадочной
части фрезы. Центровые отверстия на оправках должны
быть глубокими, притертыми и иметь канавки для сбора
грязи. Оправки рекомендуется хранить в вертикально
подвешенном положении.Правильность установки фрезы производится про¬
веркой радиального биения по ее буртикам. Биение по
обоим буртикам должно быть односторонним и не бо¬
лее 0,02—0,03 мм для чистовых фрез и не более 0,04 мм
для черновых фрез в зависимости от класса точности.В станочном зацеплении при обычном способе зубо¬
фрезерования длина стандартной червячной фрезы
превосходит длину линии зацепления и не все зубья
фрезы участвуют в резании. Профилирование зуба
колеса по эвольвентной кривой осуществляется только
на длине активной линии зацепления, направление и
длина которой зависят от угла и смещения исходного
контура, числа зубьев колеса и модуля. Для равномер¬
ного распределения износа по всем зубьям фрезы и по¬
вышения ее стойкости червячную фрезу перемещают
вдоль оси ручным или автоматическим способом. Автома¬
тическое перемещение фрезы может осуществляться не¬
прерывно в процессе зубонарезания (диагональный
способ) или периодически (шаговый способ). Диаго¬
нальный способ осевого перемещения фрезы требует
соответствующей настройки цепи дифференциала станка.
Недостатком этого способа является подвижность
суппорта фрезы, что неизбежно уменьшает его жест¬
кость. При шаговом способе перемещения фрезы суп¬
порт с фрезой после нарезания зубчатого колеса или
пакета зубчатых колес автоматически перемещается
на заданную величину и закрепляется.Осевое перемещение фрезы ограничено минималь¬
ными размерами А и В (рис. 12) положения торцов
фрезы относительно межосевого перпендикуляра. При40
нарезании зубчатых колес без смещения исходного кон¬
тура приближенно А *=* 4,4т; В = 2,8 т. Учитывая
осевое перемещение фрезы при диагональном способе
нарезания, необходимо накопленную погрешность шага
фрез проверять на всей длине фрезы.Процесс зубонарезания цилиндрических зубчатых
колес может происходить двояко: против подачи и по
направлению подачи. Фрезерование против подачи
называют встречным фрезерованием, а по подаче —
попутным фрезерованием. При нарезании цилиндри-Расстояние до центра	Расстояние до центраРис. 12*. Определение положения червячной фрезы
при осевой передвижкеческих прямозубых колес угол установки червячной
фрезы сравнительно мал, поэтому встречный или по¬
путный вид зубофрезерования не отличается от обычного
фрезерования и зависит только от направления подачи
и вращения фрезы.Встречное фрезерование при прямозубых колесах
происходит при подаче фрезы сверху вниз (рис. 13, б)г
когда направление подачи фрезы совпадает с направ¬
лением ее вращения. При встречном фрезеровании
стружка имеет вид запятой, толщина которой изме¬
няется от нуля в начале работы до максимума в момент
выхода зуба фрезы из материала. При зубофрезерова-
нии косозубых колес с большим углом наклона зубьев
угол установки червячной фрезы обычно велик и на¬
правление резания образует значительный угол с на¬
правлением подачи фрезы. Поэтому вопрос о том,
является ли фрезерование встречным или попутным,
зависит не от направления осевой подачи фрезы, а от
направления вращения фрезы и детали. Встречное фре¬
зерование происходит, когда горизонтальная состав¬
ляющая скорости вращения фрезы противоположно41
направлена вращению детали, что имеет место при од*
ноименном направлении витков фрезы и зубьев нареза¬
емого колеса. При малых углах установки фрезы по¬
путное фрезерование происходит при осевой подаче
фрезы снизу вверх, когда направление подачи фрезы
противоположно направлению ее вращения (рис. 13, а).
Как и при встречном фрезеровании стружка изменяется
в своих размерах и форме. Однако противоположновстречному фрезерованию стружка вначале толстая
и становится тонкой на выходе фрезы из материала.При нарезаний косозубых колес с большим углом
наклона зубьев червячными фрезами разноименного
направления витков фрезы и зубьев колеса горизонталь¬
ная составляющая скорости, вращения фрезы имеет
одинаковое направление с вращением детали, поэтому
возникает эффект попутного зубофрезерования. В этих
условиях фреза играет роль ведущего червяка, вслед¬
ствие чего понижается крутящий момент в делительной
передаче, нарушается нормальный процесс резания
и снижается производительность и точность обработки.Попутное зубофрезерование следует применять,
когда имеются приспособленные для этого станки с ко¬
роткой и жесткой кинематической цепью и минималь¬
ными зазорами в механизме суппорта. Выбор встреч¬
ного или попутного метода зубофрезерования произво-
42Рис. 13. Схема зубонарезания
дится главным образом на основе пробного нарезания
зубчатых колес и сравнения полученной шероховатости
поверхностей зубьев при одном и другом методе на¬
резания.Назначение наивыгоднейших режимов резания при
зубофрезеровании червячными фрезами зависит от
обрабатываемости материала нарезаемого колеса, твер¬
дости и микроструктуры, модуля,-числа и направления
зубьев нарезаемого колеса, шероховатости и точности
обрабатываемых поверхностей зубьев, мощности и жест¬
кости зубофрезерного станка, геометрических парамет¬
ров и стойкости фрезы, жесткости и точности применяе¬
мой оснастки для закрепления детали.Ввиду большого числа факторов, влияющих на ре¬
жимы наивыгоднейшей производительности, назначе¬
ние режимов резания при зубофрезеровании произво¬
дится на основе имеющегося опыта обработки сходных
деталей либо на основе пробного нарезания зубчатых
колес. Исходные данные для назначения режимов ре¬
зания червячными фрезами из быстрорежущей стали
можно найти в нормативах [6].Основное время Т0 для нарезания цилиндрических
зубчатых колес червячными фрезами определяется по
формулегр 	 Ф Ч~ /вр Н~ In) Z0	n^Sqгде Ъ — длина нарезаемого зуба, мм; /,р — длина вре¬
зания, мм; 1П — длина перебега, мм; z — число зубьев
нарезаемого колеса; /гф — частота вращения фрезы,
об/мин; S — подача на один оборот зубчатого колеса,
мм; q — число заходов червячной фрезы.Длина врезания /вр для прямозубых колес .опреде¬
ляется по формуле/вр = V(D-h) /I,где h — глубина прорезаемой впадины меду зубьями,
мм; D — диаметр фрезы, мм.Для прямозубых колес расчетную величину вреза¬
ния можно определить по рис. 14. Для обеспечения сво¬
бодного подхода инструмента с рабочей подачей вели¬
чину врезания следует увеличить на 1—2 мм.При нарезании косозубых колес увеличение угла43
установки червячной фрезы производит такое же влия¬
ние на длину врезания, как и увеличение диаметра
фрезы, так как в сечении червячной фрезы плоско¬
стью, проходящей через ось нарезаемого колеса, полу¬
чается эллипс.. Поэтому при больших углах установкиРис. 14. График для определения длины врезания
при зубофрезеровании прямозубых колесчервячной фрезы расчетная величина диаметра должна
быть больше размера действительного диаметра фрезы.
Расчетный диаметр получается прибавлением к дей¬
ствительному диаметру фрезы величины, определяемой
из рис. 15. Она зависит от угла установки фрезы и
суммы диаметров фрезы и нарезаемого колеса. Штри¬
ховые линии соответствуют решению числового примера,
в котором сумма диаметров фрезы и нарезаемого колеса
равна 170 мм, угол установки фрезы — 40°, а величина
необходимой прибавки — 120 мм. Если действитель¬
ный, диаметр фрезы 70 мм, то по рис. 14 расчетный диа-
44гб0шж
метр фрезы для определения' величины врезания сле¬
дует принять равным 190 мм.Для правильной обработки зуба колеса по всей его
длине необходимо в станочном зацеплении фрезы и ко-Рис. 15. График для определения расчетного диаметра
фрезылеса обеспечить выход крайних точек линии зацеплен-
ния за пределы торцов нарезаемого колеса. При на¬
резании прямозубых колес /п = 1 2 мм. Для косозу¬
бых колес величину перебега необходимо вычислить.
С достаточной для практических целей точностью /п45
определяется по формулепhf cos Р tg ф
tgaгде hf — высота ножки зуба колеса; |3 — угол наклона
зуба; ф — угол установки фрезы; a — угол профиля
фрезы.8.	ЗубодолблениеПри зубодолблении производится зацепление произ¬
водящего колеса — долбяка й нарезаемого колеса
(рис. 16). Зуборезный долбяк представляет собой по
форме зубчатое колесо с прямыми или косыми зубьями(рис. 17). В большинстве случаев зубодолбление усту¬
пает зубофрезерованию червячными фрезами по про¬
изводительности и точности обработки. Однако в ряде
случаев зубодолбление имеет явные преимущества по
сравнению с зубофрезерованием. Зубодолбление по¬
лучило широкое применение при нарезании многовен-
цовых зубчатых колес, зубчатых колес с внутренними
зубьями, наружных колес, у которых зубчатый венец
близко расположен к выступающему фланцу, зубчатых
реек и т. п. Зубодолбление значительно экономичнее
зубофрезерования при нарезании зубчатых колес ма¬
лой ширины, у которых длина врезания фрезы больше
ширины нарезаемого зубчатого венца, а также при обра¬
ботке зубчатых секторов из-за потери времени холостого
хода.Во всех случаях, когда нельзя применить зубофре-
зерование нарезание долбяками успешно используется
46КолесоРис. 17, Долбяк для цилиндри¬
ческих прямозубых колес: аб —
задний боковой угол в сечении
по делительному цилиндру; уп —
передний угол при вершине; ав —
задний угол на вершине зубьевРис. 16. Схема зацепления
долбяка с нарезаемым ко¬
лесом
как в поточно-автоматизированном, так и в единичном
производстве зубчатых колес. В настоящее время су¬
ществует много моделей зубодолбежных станков, на
которых можно обрабатывать зубчатые колеса, начиная
с диаметра 1,5 мм и модуля 0,1 мм до крупногабаритных
колес диаметром до 7 м, модулем более 25 мм и шириной
зубчатого венца до 1,5 м.Точность нарезания зубчатых колес долбяками за¬
висит от станка, точности инструмента, жесткости и
точности оснастки, от обрабатываемого материала, точ¬
ности заготовки и квалификации оператора. На зубо¬
долбежных станках улучшенной конструкции для об¬
работки цилиндрических колес с наибольшим диаметром
250 мм и модулем 6 мм можно при нарезании колес
меньшего диаметра и модуля достичь 6-й степени точ¬
ности. В зависимости от материала и числа проходов
при чистовом зубодолблении можно получить шерохо¬
ватость поверхностей зубьев Ra = 0,8ч-1,6 мкм.Зубодолбление можно производить на заготовках,
имеющих сравнительно высокую твердость. Штампован¬
ные заготовки зубчатых колес из легированной стали,
подвергнутые термической обработке, можно нарезать
при HRC 43. Литые стальные заготовки с содержанием
углерода около 0,4% можно обрабатывать с макси¬
мальной твердостью приблизительно HRC 25.Зубодолбление можно производить за один или не¬
сколько проходов в зависимости от модуля, твердости
материала, точности и шероховатости обрабатываемых
зубьев.Ниже приведено рекомендуемое число проходов при
зубодолблении, твердость материала dB > 3,7:Модуль, мм	3 4—6 7 8—12Число проходов	2 2—3 3 3—4В зависимости от числа проходов и мощности станка
зубодолбление выполняется в одну или две операции —
черновое и чистовое зубодолбление. При нарезании зуб¬
чатых колес с внутренними зубьями, прилегающими
к заплечику, необходимо обеспечить достаточной ши¬
рины канавку для выхода долбяка в конце рабочего
хода. Канавка должна быть по возможности шире, чтобы
обеспечить достаточное пространство для стружки и
предотвратить повреждение нижнего торца канавки.47
Для нарезания косрзубых колес применяются спе¬
циальные винтовые направляющие — правые или ле¬
вые, которые устанавливаются вместо прямых направ¬
ляющих для обработки прямозубых колес. Неподвиж¬
ная направляющая крепится к гильзе делительного
червячного колеса, а подвижная — на штосселе. Для
долбления наружных зубьев направление винтовой ли¬
нии направляющей должно быть противоположно на-Рис. 18. Зубодолбление сверху вниз товые направляющиеполнительное вращательное движение, согласованное
с возвратно-поступатёльным движением долбяка: при
осевом перемещении долбяка на величину хода бин¬
товой направляющей долбяк сделает один оборот.
При нарезании одним и тем же долбяком на коле¬
сах образуется постоянный угол наклона линии зубьев,
равный углу наклона линии зубьев долбяка, незави¬
симо от числа зубьев нарезаемого колеса.Ход винтовых направляющих Р0 определяется по
формулегде Р2 — ход нарезаемого колеса; z0 — число зубьев
долбяка; г — число зубьев колеса.Зубодолбежные станки, работающие одним долбя¬
ком, приспособлены для нарезания колес при рабочем
ходе долбяка как сверху вниз (рис. 18), так и снизу
вверх (рис. 19). Большим распространением пользуется
первый способ работы.Зуборезные долбяки по конструктивно-технологичес¬
ким признакам подразделяют на дисковые, чашечные,
втулочные и хвостовые; по назначению — для нареза¬
ния зубчатых колес с внешними и внутренними, пря¬
мыми и косыми зубьями. Долбяки по ГОСТ 9323—60*
48правлению линии наре¬
заемого зуба колеса, а
при нарезании колес с
внутренними зубьями
направление направ¬
ляющей должно совпа¬
дать с направлением на¬
резаемых зубьев. Вин-сообщают долбяку до-
упоризготовляют трех классов точности: 1) чистовые класса
АА — для. обработки колес 6-й степени точности;
2) чистовые класса А — для обработки колес 7-й сте¬
пени точности; 3) чистовые класса В — для обработки
колес 8-й степени точности.Для обеспечения высокой стойкости долбяки изго¬
товляют из хорошо прокованной стали Р18. Допусти¬
мый * балл карбидной неоднородности — 3—4. Твер¬
дость режущей части долбяков на передней грани дол¬
жна быть HRC 62—65.Твердость режущей части
долбяков из быстрорежу¬
щей стали с содержанием
ванадия и кобальта долж¬
на быть выше на 1—2
единицы HRC.Дисковые долбяки име¬
ют наибольшее примене¬
ние И менее дороги ПО Рис. 19. Зубодолбление снизу
сравнению со стоимостью	вверхдолбяков других конструкций. Они применяются для
нарезания колес с внешними и внутренними зубьями,
если соблюдаются следующие условия: 1) нарезаемое
колесо не должно иметь препятствующих буртов и
заплечиков, которые могут соприкасаться с гайкой,
крепящей долбяк (см. рис. 18); 2) рабочее приспособ¬
ление должно быть так спроектировано, чтобы не
задевать гайку.Чашечные долбяки применяются, когда необходимо
обеспечить зазор между гайкой, закрепляющей дол¬
бяк, и заплечиком или креплением изделия (рис. 20).
Высота долбяка должна быть достаточной для рацио¬
нального использования его режущей части после
переточки. Втулочные долбяки используются для наре¬
зания зубчатых колес с внутренними зубьями, когда
диаметр долбяка. мал и часто бывает меньше диаметра
шпинделя станка (рис. 21). Втулочные долбяки более
жесткие, чем хвостовые и при необходимости их сле¬
дует применять, когда требуется высокая точность
зубонарезания.Хвостовые долбяки (рис. 22) применяются для наре¬
зания небольших зубчатых колес с внутренними зубь¬
ями, когда диаметр инструмента настолько мал, что49
конструктивно невозможно осуществить посадочное
отверстие или втулку. Хвостовик долбяка в зависимости
от формы посадочного отверстия в шпинделе станка
может иметь цилиндрическую или коническую форму.
Полная длина долбяка зависит от ширины зубчатого
венца нарезаемого колеса. Если затяжка конического
хвостовика во внутренний конус шпинделя станка про¬
изводится при помощи шомпола (затяжного винта),Рис. 20. Крепление чашечного долбя- Рис. 21. Втулочный
ка	долбякцелесообразно конический хвостовик снабжать упор¬
ным фланцем для ограничения затяжки инструмента
в пределах 0,007—0,01 мм. Это предохраняет полый
шпиндель станка от повреждений и способствует боль¬
шей жесткости установки долбяка.Косозубые долбяки бывают такой же конструкции,
как и прямозубые. При нарезании косозубых колес
с внешними зубьями применяются долбяки разноимен¬
ного направления линии зубьев. Если нарезаются
колеса с внутренними зубьями, то долбяк по отноше¬
нию к нарезаемому колесу имеет одноименное направ¬
ление линии зубьев. Делительные углы наклона вин¬
товых линий долбяка и нарезаемого колеса должны
быть одинаковыми. Винтовая направляющая имеет
такой же ход и направление винтовой линии, какой
имеется у долбяка. Долбяки бывают двух типов:
Феллоу и Сайкс, различающиеся только формой за¬
точки.Долбяки типа Феллоу имеют заточку, при которой
передняя поверхность располагается перпендикулярно
направлению зуба (рис. 23). Долбяки типа Сайкс
применяются для нарезания шевронных колес, не50
имеющих канавки в середине колеса для выхода ин¬
струмента. Нарезание таких колес производится двумя
спаренными долбяками, передние поверхности которых
располагаются в плоскости, перпендикулярной оси
долбяка, что позволяет режущим кромкам долбяка
доходить точно до середины плоскости обрабатывае¬
мого колеса. Кроме того, заточка типа Сайкс позволяет
получить на обеих сторонах зуба долбяка одинаковыеРис. 23. Дисковый долбяк
типа Феллоу для косозубых
колеспередние углы. Для пары
долбяков в 'комплекте за¬
даются точные допуски на
взаимное расположение шпо¬
ночных пазов в посадочных
отверстиях, на диаметр вершин зубьев и толщину
зубьев.При нарезании долбяком зубчатых колес с внутрен¬
ними зубьями число зубьев долбяка должно быть соот¬
ветствующим образом подобрано, чтобы избежать
случаев частичного срезания зубьев нарезаемого колеса
при круговой подаче долбяка. Такое явление отсут¬
ствует лишь в том случае, когда в любой момент вре¬
зания долбяка расстояние от вершины зубьев долбяка
до прямой, параллельной направлению радиальной
подачи, меньше расстояния от вершины зуба колеса
до той же прямой [10].При обработке зубчатых колес с буртами, препят¬
ствующими свободному выходу долбяка за край зуб¬
чатого венца, предусматривается достаточной шир'ины
канавка для выхода долбяка. Необходимые размеры
канавки для выхода долбяка (рис. 24) определяются
по формулам: Ъ > h tg у + l,5-f-2,0 мм — для прямо¬
зубых колес; b > h tg у + рп sin |5 + 1,5-ь2,0 мм —
для косозубых колес, где h — полная высота зуба де¬
тали; у — передний угол долбяка; рп — нормальный51Рис. 22. Хвостовой дол¬
бяк
делительный шаг зубьев колеса; р—.угол наклона
линии зуба.Если при нарезании косозубых колес ширина ка¬
навки для выхода долбяка должна иметь минимальные
размеры, заточку долбяка производят либо под мень¬
шим углом, чем угол наклона зубьев долбяка, либо
как для шевронных колес типа Сайкс. Передние углыРис. 24. Канавки для выхода дрлбяка: а — прямозубого;
б — косозубогопри заточке нельзя произвольно изменять, так как
это приводит к искажениям профиля зуба долбяка
и нарезаемого колеса. Иногда для нарезания зубчатых
колес с модифицированным профилем зубьев приме¬
няются специальные долбяки, пригодные для обработки
одной или группы деталей. К таким долбякам отно-Рис. 25. Зуб долбяка с протубе- Рис. 26. Зуб долбяка со ско-
ранцем и переходная кривая на- сом для образования фаски
резаемого зуба колеса с подну-* на вершинах зубьев рарезае-сятся: долбяки с протуберанцем, долбяки для снятия
фасок на продольных кромках зуба, долбяки с флан¬
ком, долбяки со скругленной вершиной зуба и дол¬
бяки для обработки вершин зубьев колеса.Долбяки с протуберанцем (рис. 25) применяются
для образования переходной кривой зуба с подну¬
трением при получистовом нарезании зубьев под ше-
вер или под зубошлифование. Величина и положение
поднутрения очень важны, так как при малом подну¬трениеммого колеса52
трении (после чистовой обработки) в опасном сечении
зуба может образоваться ступенька, присутствие ко¬
торой у высоконапряженных зубчатых колес может
вызвать усталостные трещины. Следует также отметить,
что образование ступеньки при зубошевинговании
сопровождается явлением интерференции и может слу¬
жить причиной неточности обработки профиля. Как
правило, при зубошевинговании колес с модулем1,5 мм и меньше ступенька получается незначительных
размеров и протурберанец не применяется. Если про¬
туберанец на инструменте
сделан слишком большим,
переходная кривая с под¬
нутрением простирается вы¬
соко, вследствие чего уда¬
ляется активная часть про¬
филя, которую не сможет
обработать чистовой инстру¬
мент. Срез активных уча¬
стков профиля приводит к
уменьшению коэффициента торцового перекрытия в
передаче и станочном зацеплении шевера с колесом.
В первом случае возникает повышенный уровень шума
в передаче и снижается усталостная прочность зубьев,
во втором — приводит к погрешностям обработки про¬
филя.Долбяки для снятия фасок на продольных кромках
зубьев (рис. 26) локализуют в какой-то мере вредное
действие забоин, возникающих в процессе изготовления
и плохого обращения с деталями при транспортирова¬
нии до термической обработки. Особенно это относится
к шевингуемым колесам, когда слегка притупленный
шевер выжимаем небольшие заусеницы к диаметру
вершин зубьев колеса. При отсутствии фаски забоина
обычно появляется в точке Л, вследствие чего повы¬
шается уровень шума и в зацеплении возникают стуки.
Если на продольных кромках зубьев снята фаска,
забоина образуется в точке Вив зацеплении не уча¬
ствует, благодаря чему шумность и интенсивность
стуков не изменяются.Долбяки с фланкированными зубьями (с утолще¬
нием ножки зуба) применяются для образования среза
на кромках вершин зубьев (рис. 27). Срез вершин53КолесоРис. 27. Зуб долбяка с
фланком
зубьев колеса преследует цель уменьшить динамиче¬
скую нагрузку в зацеплении, вызываемую погрешно¬
стями изготовления зубьев, а также повысить плав¬
ность работы передачи. Существуют два способа флан¬
кирования зубьев долбяка: фланкирование по каса¬
тельной, или тангенциальное фланкирование, и флан¬
кирование по методу обката.Тангенциальное фланкирование заключается в том,
что плоскость дисково-конического круга в конечный
момент шлифования располагается по касательной
к профилю выше основной окружности. Вследствие
этого зуб долбяка недошлифован- и образуется фланк.
Долбяки с тангенциальным фланком обладают суще¬
ственным недостатком, так как по мере переточки
долбяка параметры фланка изменяются, и заданные
размеры среза на колесе не выдерживаются. Более
точным является фланкирование долбяка по методу
обката. Фланкирование осуществляется путем фасон¬
ной правки шлифовального круга под углом фланкиро¬
вания. Фланкированный участок при таком способе
изготовления образуется по эвольвенте.Долбяки со скругленной вершиной зуба используют,
когда требуется полностью скругленная поверхность
впадин зубчатого колеса. Долбяки для обработки вер¬
шин зубьев колеса применяются очень редко из-за
сложности совмещения в одной операции обработки
диаметра вершин зубьев и нарезания зубьев заданной
толщины, кроме того из-за плохих условий резания
впадинами долбяка возникают неточности зубчатого
колеса. Заточка долбяков по передней грани является
ответственной и точной операцией, оказывающей суще¬
ственное влияние на точность профиля, радиальное
биение и отклонение шага нарезаемого колеса. Перед¬
ний угол ув обычно равен 5°, но его целесообразно
брать такой величины, которая соответствует данному
обрабатываемому материалу. На практике встречаются
передние углы на вершине зуба от 0 до 10° Задний
боковой угол в сечении по делительному цилиндру
(см. рис. 17) является расчетным при проектировании.
Этот угол в зависимости от обрабатываемого материала
и модуля изготовляемых колес принимается от 1° 30'
до 3° 30' У косозубых долбяков с правым направле¬
нием линии зубьев задний боковой угол на левой сто¬54
роне зуба, если смотреть на долбяк в направлении его
рабочего хода, делается больше на 30'—-Г, чем на
правой стороне зуба, так как левая сторона зуба пра¬
вого долбяка более восприимчива к износу. По этой же
причине у долбяков с левым направлением линии зу¬
бьев задний боковой угол на правой стороне зуба де¬
лается больше на 30'—1°, чем на левой стороне
зуба.Задний угол на вершине зубьев ав (см. рис. 17)
функционально связан с задним боковым углом аб.
Теоретически, чтобы уменьшение диаметра долбяка
после заточки не влияло на сохранение размеров полной
высоты зубьев нарезаемых колес, необходимо задний
угол на вершинах зубьев долбяка изменять по выпуклой
кривой на долбяках для нарезания колес с внешними
зубьями и по вогнутой кривой на долбяках для наре¬
зания колес с внутренними зубьями. В действитель¬
ности, требуемую кривую задних углов на вершине
зубьев долбяка заменяют подходящей прямолинейной
образующей кругового конуса, при которой полная
высота зубьев нарезаемых колес после заточки дол¬
бяка имеет минимальные отклонения от заданного
размера.Стандартные долбяки, нарезающие зубчатые колеса
с углом профиля осд = 20°, имеют задний угол на вер¬
шинах зубьев ав = 6° и задний боковой угол аб =
= 2° 12' 40" Когда долбяк конструируется для кон¬
кретного числа зубьев, его задний угол на вершине
зубьев будет мало отличаться от стандартного угла,
определяемого из условия нарезания колеса с беско¬
нечно большим числом зубьев, т. е. рейки.. Если при
нарезании зубчатых колес требуется совместить точ¬
ные размеры толщины зуба и диаметра впадин колеса,
задний угол на вершине зубьев делают немного меньше
расчетного значения, чтобы после заточки долбяка
можно было слегка прошлифовать долбяк по диаметру
вершин для получения требуемой высоты головки зуба
долбяка.Очень ваЖно передний угол ув на вершине зубьев
долбяка сохранить неизменным в течение всего срока
эксплуатации долбяка, так как любое отклонение угла
может повлечь за собой изменение эвольвентного
профиля долбяка и нарезаемого колеса. Если перед¬55
ний угол на долбяйе сделан больше запроектирован¬
ного, отклонение профиля эвольвенты на нарезаемом
колесе получится «в плюс», а если долбяк заточен
с меньшим передним углом, чем он должен иметь по
конструкции, отклонение профиля от эвольвенты на
нарезаемом колесе получится «в минус». Заточка прямо¬
зубых долбяков производится на плоскошлифовальном
станке с круглым магнитным столом, который уста¬
навливается под углом 7в к горизонтальной плоскости.
Для заточки долбяков нужно применять жесткий ста¬
нок, так как из-за прерывистости шлифования благо¬
даря чередованию впадин и зубьев долбяка изменяется
поверхность контакта со шлифовальным кругом.Рекомендуется затачивание долбяков по передней
поверхности разделить на предварительное и оконча¬
тельное. Припуск, оставляемый на финишную обра¬
ботку, составляет 0,025—0,1 мм в зависимости от мо¬
дуля. На режущих кромках зубьев не должно быть
прижогов и микротрещин. Шероховатость передней
поверхности должна быть не грубее- Ra = 0,2 мкм'
(9-й класс). Заточка косозубых долбяков типа Феллоу
производится в специальном приспособлении с руч¬
ным делением.Режимы резания при обработке зубьев на зубо¬
долбежных станках зависят от обрабатываемого ма¬
териала, шероховатости и точности обрабатываемых
зубьев, от модуля, критерия износа и стойкости дол¬
бяка. Режимы резания обычно рассчитаны на приме¬
нение быстрорежущего инструмента с охлаждением
его при обрабсггке стальных деталей сульфофрезолом.
В первом приближении подача и скорость резания
могут быть приняты в соответствии с рекомендациями
отраслевых или общемашиностроительных нормативов
режимов резания и времени для технического нормиро¬
вания зуборезных работ [6]. Оптимальные режимы
резания устанавливаются на основе скоростно-стой-
костных испытаний, проводимых в процессе пробного
нарезания зубчатых колес.	>Основное время при зубодолблении* складывается
из времени врезания на глубину нарезаемой впадины
между зубьями и времени круговой подачи при обкатке
длины делительной окружности нарезаемого зубчатого
колеса, равной nmtz. Кинематически как радиальная
Е6
подача при врезании, так и круговая подача относятся
к двойному ходу долбяка.Таким образом, основное время равноrp 	 h . ntrijZ .0 S^ti SKn ’где h — глубина нарезаемой впадины между зубьями,
мм; Sp — радиальная подача на двойной ход долбяка,
мм; п — число двойных ходов долбяка в минуту;
mt — делительный окружнрй модуль, мм; г — число
зубьев нарезаемого колеса; *SK—круговая .подача на
двойной ход долбяка, мм; i — число обкатов (прохо¬
дов).Врезание производится с радиальной подачей Sp =*
= (0,10—г—0,20) SK.Число двойных ходов долбяка в минуту рассчиты¬
вается по формуле1 000у cos 8П =	2Z ’где v — средняя скорость резания, м/мин; р — уго’л
наклона линии зуба; L — длина рабочего хода, мм;L = b -1- 6 мм,
где b — ширина венца, мм.9.	Зубодолбление по методу копированияПроцесс долбления зубчатых колес по методу копиро¬
вания осуществляется многорезцовыми головками на
специальных зубодолбежных станках. В резцовой
головке (рис. 28) имеется столько радиально располо-
женных резцов, сколько впадин или зубьев должно
быть на нарезаемом колесе. Профиль режущей кромки
каждого резца должен точно соответствовать профилю
впадин между зубьями колеса. Поэтому для каждого
обрабатываемого колеса в соответствии с его модулем,
числом и формой зубьев изготовляется специальная
резцовая головка.При стационарном положении резцовой головки
деталь совершает возвратно-поступательное движение
относительно резцов* Подача и отвод резцов произво¬
дится двумя конусами, между которыми помещаются57
хвостовики резцов. Движение подачи происходит при
каждом рабочем ходе заготовки, когда конус подачи
нажимает на резцы и сдвигает их в радиальном на¬
правлении на величину, при которой толщина срезае¬
мого слоя на боковых сторонах зуба составляет в сред¬
нем 0,02—0,03 мм. При холостом ходе заготовки вну¬
тренний конус отводит резцы от заготовки для устра-Рис. 28. Резцовая головка для одновре¬
менного контурного долбления всех
впадин зубчатого колесанения трения задней поверхности резцов об обработан¬
ную поверхность впадин. Процесс зубодолбления рез¬
цовыми головками сходен с протягиванием. Резцо¬
выми головками можно нарёзать колеса с внутренними
зубьями, шлицы, звездочки, храповики и другие подоб¬
ные детали с внешними и внутренними зубьями. Про¬
фили бывают прямобочные, эвольвентные или фасонные,
включая с протуберанцем и фаской под зубошевин-
гование.Процесс зубодолбления резцовыми головками об¬
ладает наивысшей производительностью по сравнению
с процессами зубонарезания другими зуборезными
инструментами. Однако применение этого метода огра¬
ничено исключительно рамками массового производства,
так как каждая головка предназначается только для
нарезания зубчатых колес с определенным числом
зубьев и параметрами — углом профиля исходного
контура, модуля, смещения исходного контура и т. д.58
10.	ЗуботочениеЗуботочением называют способ нарезания цилиндри¬
ческих зубчатых колес на специальных зубофрезерных
станках с помощью обкатного инструмента типа зубо¬
резного долбяка. В основу зуботочения цилиндрических
зубчатых колес положена винтовая передача, состав¬
ленная из обрабатываемого колеса и долбяка, с про¬
дольным относительным скольжением боковых по¬
верхностей зубьев, причем ни в одной точке касания
боковых поверхностей зубьев обкаточного резца и
нарезаемого колеса скорость скольжения не равна
нулю. Это скольжение в данном случае и используется
для нарезания зубьев изготовляемых деталей. По
методу зуботочения можно обрабатывать цилиндриче¬
ские прямозубые и косозубые колеса с внешними и вну¬
тренними зубьями, а также детали шлицевых соеди¬
нений с прямобочным, эвольвентным и треугольным
профилем зубьев.Угол наклона и направление линии зуба инстру¬
мента выбирается таким, чтобы угол скрещивания осей
был максимальным. Если угол скрещивания осей на¬
резаемой заготовки и инструмента равен 90°, зуботоче¬
ние превращается в обычный процесс нарезания обкат¬
ными чашечными резцами червяков и ходовых винтов
на станках модели ЕЗ-10А.На обычных зубофрезерных станках нарезание
зубчатых колес по методу зуботочения невозможно,
так как отношение чисел зубьев инструмента к числу
зубьев колеса может быть равно единице и даже больше,
а к таким передаточным числам обычные зубофрезер¬
ные станки не приспособлены. Кроме того, станки для
зуботочения должны обладать повышенной жестко¬
стью и виброустойчивостью.Обкаточные резцы для зуботочения целесообразно
изготовлять сборной острозаточенной конструкции,
с рациональными задними углами (аб = 12-*-15°),
обеспечивающими повышенную стойкость резцов и
большее число переточек. Производительность зубо¬
точения примерно в 2,5—3 раза Еыше, чем у зубофрезе-
рования. Основное время при нарезании цилиндриче¬
ских колес методом зуботочения определяется по фор¬
муле, как при зубофрезеровании, в которой вместо59
числа заходов фрезы должно стоять число зубьев
обкатного резца. Точность обработки зубчатых колес
по методу зуботочения уступает зубофрезерованию,
так как неточности профиля и окружного шага при
зуботочении выше, чем при зубофрезеровании.Целесообразно избегать применения обкаточных
резцов, когда число зубьев нарезаемого колеса и число
зубьев обкатного резца имеют общие множители. Сле¬
дует также отметить, что для затачивания сборных
острозаточенных обкатных резцов необходимо иметь
специальный заточной станок с приспособлением для
профильной правки шлифовального круга.11.	ЗубошевингованиеШевингованием называется процесс чистовой отделки
зубьев незакаленных зубчатых колес специальным
инструментом — шеверодо, производящим срезание
очень тонких волосовидных стружек с целью повыше¬
ния точности и класса шероховатости рабочих поверх¬
ностей зубьев.В качестве инструмента применяются реечные или
дисковые шеверы, которые при зацеплении с обрабаты¬
ваемым колесом образуют винтовую передачу с усилен¬
ным скольжением сопряженных зубьев.Скорость резания при шевинговании принимается
равной скорости относительного движения соответ¬
ственной точки режущей кромки шевера по отношению
к неподвижному колесу. В точках режущих кромок
на начальном цилиндре шевера скорость резания мини¬
мальна, а в точках, наиболее удаленных от начального
цилиндра (на поверхности вершин'и вблизи поверхности
впадин шевера), скорость резания максимальна. Ско¬
рость резания, определяющая стойкость инструмента,
с достаточной точностью для проктики можно принять
равной скорости скольжения в полюсе зацепления.Скорость скольжения vs в полюсе зацепления
(рис. 29) определяется по формулеvs = vo (cos ± sin(30),где v0 — окружная скорость шевера, м/мин; Р0 —
угол наклона линии зуба шевера; р — угол наклона
линии зуба колеса. При одноименных направлениях60
линий зубьев шевера и колеса следуёт брать знак плюсв
при разноименных — минус.Окружная скорость шеверагде d о — делительный, диаметр шевера, мм; п0 —
частота вращения шевера/ об/мин.Зубошевингование осуществляется по методу сво¬
бодного обката, в основу которого положена винтоваяпередача, составленная из л инструмента — шевера и
обрабатываемого колеса. Зубошевингование реечными
шеверами обеспечивает более высокую точность обра¬
ботки, чем дисковыми шеверами, однако это способ
распространения не получил из-за сложности заточки
инструмента и больших первоначальных затрат йа
станок и инструмент.Дисковые шеверы являются более универсальным
инструментом, так как позволяют обрабатывать зуб¬
чатые колеса не только с внешними, но и с внутренними
зубьями.Дисковый шевер (рис. 30) представляет собой вы¬
сокоточное стальное закаленное зубчатое колесо, на
зубьях которого прорезаны специальные канавки для
образования режущих кромок. У дна впадин зубьев
имеются отверстия для выхода гребенки при долбле-п d0n0
1000 ’Рис. 29. К опреде¬
лению скорости ре¬
зания при зубоше-
вингованииРис. 30. Дисковый шевер61
нии канавок на зубьях шевера. Эти отверстия служат
также каналами для смывания стружки потоком сма¬
зочно-охлаждающей жидкости, подающейся под дав¬
лением на шевер при работе. Дисковый шевер служит
специальным инструментом, который проектируется
для обработки определенной детали. Возможность
применения имеющегося или стандартного шевера
для обработки зубчатого колеса решается на основе
проверочного расчета.Прежде всего необходимо соблюсти равенство ос¬
новных нормальных шагов шевера и обрабатываемого
колеса. На открытых колесах, не имеющих ограниче¬
ний угла скрещивания, лучшие результаты получаются
при углах скрещивания осей от 10 до 15° Однако в не¬
которых случаях, если это необходимо, этот предел
можно расширить от 3 до 18° Диаметр шевера жела¬
тельно применять большего диаметра, что способствует
уменьшению нагрузки на зуб шевера и повышает раз¬
мерную стойкость инструмента. Ограничением в выборе
диаметра шевера служит максимальный диаметр ше¬
вера и межосевое расстояние в станочном зацеплении
шевера и заготовки.Числа зубьев шевера и обрабатываемого колеса
не должны иметь общих множителей. Это позволяет
каждому зубу шевера обрабатывать все зубья колеса
и распределять возможные отклонения шага инстру¬
мента по всей периферии обрабатываемого колеса.
В практике для косозубых колес направление зубьев
шевера выбирают обычно разноименного направления
с зубьями обрабатываемого колеса. Колеса с правыми
зубьями обрабатываются шеверами с левыми зубьями
и наоборот. Для прямозубых колес шевер обычно
принято делать с правыми зубьями для более удобного
изготовления и работы на станке.Дисковые шеверы общего назначения изготовляются
по ГОСТ 8570—57 * двух классов точности: А и В.
Шеверы класса А предназначаются для колес 6-й
степени точности, класса В — для колес 7-й степени
точности по ГОСТ 1643—72. Для колес комбинирован¬
ных степеней точности класс точности шевера рекомен¬
дуется устанавливать, исходя из норм кинематической
точности. Шеверы изготовляют из лучших сортов бы¬
строрежущей стали. Карбидная неоднородность стали,62
измеренная по диаметру впадин, не должна быть выше
4 баллов. Твердость рабочей части шеверов HRC 62—65
и выше на 1—2 единицы HRC для шеверов из быстро¬
режущей стали с содержанием ванадия 3% и более и
кобальта 5% и более.На Московском автомобильном заводе им. А. А. Ли¬
хачева (ЗИЛ) шеверы изготовляют из стали Р9Ф5
вместо Р18, что позволило повысить стойкость шеверов
примерно на 50% и снизить их. стоимость Едзсе [9].На долговечность шевера влияют скорость резания,
величина п<?дачи, обрабатываемость материала, тре¬
буемая точность изготовляемого колеса, состав и рас¬
ход смазочно-охлаждающей жидкости, отношение
числа зубьев шевера к числу зубьев обрабатываемого
колеса. Дисковый шевер допускает 4—8 переточек и
в состоянии иногда обработать до переточки около
80 000 колес [13]. В практике зубошевингования
дисковые шеверы применяются для обработки зубча¬
тых колес модулями от 0,15 до 12 мм. Имеющиеся зубо-
шевинговальные станки позволяют обрабатывать колеса
диаметром от 6 мм до 6 м. Диаметры шеверов бывают
от 50 до 330 мм [13].В процессе шевингования инструмент и обрабаты¬
ваемое колесо находятся в беззазорном (плотном)
зацеплении. Мгновенный контакт между дисковым
шевером и обрабатываемым колесом происходит не
по линии, как при зацеплении зубчатого колеса с рей¬
кой, а в одной точке. Совокупность этих точек образует
на боковой поверхности зуба колеса пространствен¬
ную линию, представляющую след, который оставляет
в процессе зацепления на обрабатываемой поверхности
зуба колеса сопряженная поверхность зуба дискового
шевера. Давление в точках контакта сопряженных
зубьев шевера и обрабатываемого колеса непрерывно
изменяется и функционально зависит от положения
точки зацепления на линии зацепления. В зоне одно¬
парного зацепления давление и' сила резания больше,
чем в других зонах с многопарным касанием зубьев,
поэтому в районе начально-производственного ци¬
линдра происходит наибольший съем материала, что
приводит к образованию выемки примерно посередине
высоты зуба обрабатываемого колеса. Во избежание
этого явления эвольвентный профиль шевера пред¬63
намеренно искажают (корригируют), сообщая ему не¬
большую выемку в зоне начально-производственной
окружности с отклонением от теоретической эволь¬
венты от 0,005 до 0,025 мм в зависимости от модуля,
угла наклона и числа зубьев обрабатываемого колеса,
Кроме того, для повышения плавности работы и умень¬
шения шума зубчатых колес 6—7-й степеней точности
приходится делать профильную модификацию зубьев,
поэтому эвольвентный профиль зубьев шевера у го¬
ловки и ножки в этом случае делают «в плюс». Опти¬
мальная форма профиля зуба шевера в каждом кон¬
кретном случае подыскивается на основе тщательных
экспериментальных проверок. Поэтому на автомобиль¬
ных заводах большинство шеверов после изготовления
или заточки и поэлементного контроля подвергаются
комплексному испытанию на качество обрабатываемого
колеса. Такой способ приемочного контроля шеверов
значительно повышает точность обработки зубчатых
колес и стабильность процесса шевингования [9].
С увеличением коэффициента перекрытия при шевин¬
говании искажения профиля за счет неравномерности
сил резания уменьшаются.При обработке крупных колес применяют также
одностороннее шевингование. Ведущим является ко¬
лесо, а ведомым шевер, который притормаживается
для создания необходимого давления между профилями
зубьев. В настоящее время существуют три наиболее
применяемых метода шевингования: шевингование
вдоль оси колеса (продольное), диагональное и тан¬
генциальное шевингование.Осуществление существующих разновидностей ме¬
тода шевингования основано на взаимном смещении
центра скрещения и заготовки. Центр скрещения
совпадает с точкой пересечения горизонтальных про¬
екций осей шевера и заготовки. Центр - скрещения
образуется на пересечении геометрической оси пово¬
рота шеверной головки с осями шевера и заготовки.
Пересечение оси поворота шеверной головки с осями
вращения шевера и детали образует отрезок прямой,
определяющий кратчайшее' расстояние между скрещи¬
вающимися осями. Положение центра скрещения
относительно опорного фланца шпинделя шевера не¬
обходимо знать для правильной установки шевера,
64
имеющего неодинаковую ширину при различных мето¬
дах шевингования. Поэтому для каждой модели шевин-
говального станка должно быть точно известно рас¬
стояние от оси поворота шеверной головки до опорного
фланца шпинделя шевера.При обычном методе шевингования (продольном)
перемещение стола зубошевинговального станка про¬
изводится параллельно оси заготовки, т. е. происходитКолесоНаправление \
подачи~ _ . „S3Конец^^'
ходаб)Направление
подачи wЦентр
скрещения
Начало хода/одКолесоЦентр
х\ \ ^крещения
Конец ' Начало
хода	ходаКолесо
Оч\ / / Центр
V Хч скрещенияг Конец хода
ХодНачало ходаРис. 31. Схема шевингова¬
ния зубьевперемещение центра скрещения вдоль оси заготовки
(рис. 31, а). Рабочую поверхность зуба колеса можно
теоретически правильно обработать по всей ширине
зубчатого венца, если в крайних положениях обрабаты¬
ваемого колеса активные линии зацепления будут на¬
ходиться за торцами зубчатого венца. Для прямозубых
колес длина хода стола равна ширине обрабатываемого
зубчатого венца. На зубошевинговальных станках,
не имеющих жесткой кинематической связи между из¬
делиями и инструментом, увеличение хода стола больше
теоретического нежелательно, так как создается опас¬
ность нарушения плавности вращения из-за выхода
рабочих участков линии зацепления за пределы зубьев
заготовки. При длине хода стола больше расчетной
толщина зубьев у торцов уменьшается. На практике
расчетный ход стола увеличивают примерно на
2 мм.х/гЗ Гинзбург Е. Г., Халебский Н. T,65
При продольном шевинговании зубчатых колес без
буртов и заплечиков шевер должен быть установлен
так, чтобы центр скрещения находился посередине
ширины шевера. Для этого перед установкой шевера
необходимо определить размер промежуточного кольца,
через которое шевер прижимается к опорному фланцу
шпиделя. На некоторых станках при нормальной ши¬
рине шевера (20 мм) применяется кольцо шириной
10 мм.В машиностроении часто встречаются зубчатые
колеса, имеющие вблизи зубчатого венца заплечик,
выступающий за габариты диаметра впадин. При обра¬
ботке таких деталей приходится идти на ухудшение
условий резания и оптимальный угол скрещения осей
15° уменьшают до 5—3° Кроме того, центр скрещения
приходится держать не посередине ширины шевера,
а ближе к краю, обычно на расстоянии 5 мм. Продоль¬
ный ход стола, ограниченный заплечиком, делают воз¬
можно малым, но достаточным для обработки всей
ширины зубчатого венца.Продольный метод шевингования может применяться
на всех цилиндрических прямозубых и косозубых коле¬
сах с внутренними и внешними зубьями, где центр
скрещения имеет выход вне зубчатого венца. Этот ме¬
тод можно также использовать для шевингования широ¬
ких зубчатых венцов, длинных эвольвентных шлицев
и узких зубчатых венцов.На рис. 31, б схематически показан диагональный
метод шевингования. Обработка также производится
при перекрещивающихся осях шевера и заготовки,
но направление подачи стола станка не совпадает с осью
установленной на нем заготовки, а образует угол ср,
называемый углом диагональной подачи. При шевин¬
говании центр скрещения непрерывно меняет свое
положение не только по длине зубьев обрабатываемого
колеса, но и по длине зубьев шевера. Так как кратчай¬
шее расстояние между осями шевера и заготовки опре¬
деляется положением центра скрещения, то при пере¬
мещении заготовки в любом поперечном сечении ше¬
вера происходит правильное зацепление и окончатель¬
ная обработка зубьев по линии зацепления. Благодаря
непрерывному изменению точек контакта на зубьях
шевера происходит равномерный износ режущих кро-
66
мок по всей длине зуба шевера и увеличивается его
стойкость.Диагональный угол на станке должен быть установ¬
лен относительно оси колеса по другую сторону угла
скрещения, как показано на рис. 31, б. При этом
длина хода стола уменьшается по сравнению с необходи¬
мой длиной рабочего хода при продольном шевинго¬
вании. Зная диагональный угол <р, угол скрещения
осей шевера и заготовки 2]о> ширину венца колеса Ь,
можно определить минимальную длину хода стола L,
необходимую для обработки всей длины зуба детали,^ _ Ь sin а0
sin (ф + So)Максимальный диагональный угол фшах, допусти¬
мый при обработке зубчатого венца шириной Ь, опреде¬
ляется по формулеtgro =	в sin Е»щ ф шах Ь — В cos2o ’где В — ширина имеющегося шевера; 20 —‘ Угол
скрещения.Диагональный угол при шевинговании обычно ко¬
леблется в пределах 30—60° и устанавливается в со¬
ответствии с достижением оптимальной скорости реза¬
ния и требуемой шероховатости поверхностей зубьев,
а также в зависимости от наличия имеющегося шевера.
Шевингование в диапазоне диагонального угла 30—
60° может производиться обычным шевером с канав¬
ками, расположенными на кольцевой поверхности.
Диагональное шевингование позволяет обрабатывать
колеса с зубчатым венцом немного шире шевера. Хо¬
рошие условия резания при диагональном шевинго¬
вании позволяют обрабатывать мелкие зубчатые колеса
с небольшим припуском за один двойной ход стола при
фиксированном межосевом расстоянии шевера и заго¬
товки. При этом значительно упрощается процесс
шевингования, достигается стабильность точности из¬
готовления зубчатых колес и наилучшая шероховатость
поверхностей зубьев.Продольная модификация зубьев достигается либо
качанием стола или с помощью облегчающего шевера
7*3*	67
с вогнутой формой зубьев. При использовании облегаю¬
щих шеверов степень бочкообразности зубьев можно
изменять с изменением угла диагональной подачи стола.
Длина хода стола значительно сокращается и умень¬
шается основное (технологическое) время. Производи¬
тельность диагонального шевингования увеличивается
в сравнении с продольным на 50 и более процентов.При диагональном угле ср = 90° подача стола на¬
правлена перпендикулярно оси заготовки, ширина
шевера получается наибольшей В = Ыcos 2о> а длина
прохода L = В tg So- Такой метод шевингования
называют тангенциальным (касательным) (рис. 31, в),
или поперечным. Он применяется для изготовления уз¬
ких и блочных шестерен, зубчатых колес с заплечиками
и для шевронных колес. Угол скрещения, чтобы
избежать задевания инструментом выступающих бур¬
тов и заплечиков, обычно 4—6° Во всех случаях тан¬
генциального шевингования инструмент должен быть
шире обрабатываемого колеса. Образование продоль¬
ной бочкообразной модификации зуба возможно только
при применении облегающего шевера. Тангенциаль¬
ный метод шевингования наиболее быстрый, так как
обладает коротким ходом подачи и для чистовой от¬
делки зубьев колеса требует лишь одного двойного
хода стола. Припуски на обработку при тангенциаль¬
ном методе необходимо оставлять минимальных раз¬
меров, но достаточных для чистовой отделки зубьев,
так как из-за малых углов скрещения условия реза¬
ния ухудшаются. Расход шеверов при тангенциальном
методе выше, чем при продольном и диагональном.На рис. 32 показано рекомендуемое сочетание на¬
правлений движения стола подачи и вращения шевера
при обработке диагональным методом прямозубых и
косозубых колес шевером с правым или левым на¬
правлением линии зубьев [13].При обработке прямозубых колес стол подачи пере¬
мещается в одноименном направлении с линиями зубьев
шевера, а направление вращения шевера должно быть
направлено в обратную сторону хода стола. В случае
косозубых колес стол подачи перемещается в разно¬
именном направлении с линиями зубьев шевера, а на¬
правление вращения шевера должно быть направлено
в обратную сторону хода стола. При тангенциальном
68
шевинговании вращение шевера производится всегда
против подачи.Процесс зубошевингования характеризуется не
только повышением точности изготовления основных
параметров зубчатого венца и класса шероховатости
рабочих поверхностей зубьев, но и является эффектив¬
ным средством управления деформациями, вызванными
термической обработкой. Деформация зубчатых колеспри термической обработке является неизбежной, и
она имеет решающее значение в выборе технологии
чистовой отделки зубьев. Установлено, что максималь¬
ная деформация зубчатых колес получается не при за¬
калке, когда аустенит переходит в мартенсит, а во время
нагрева вследствие снятия чрезмерных остаточных
напряжений сжатия, возникающих в поверхностных
слоях зубьев при большом съеме металла на операциях
зубофрезерования и зубодолбления. Чем больше подача
и глубина резания, тем неравномернее распределяются
остаточные напряжения на отдельных зубьях нарезае¬
мого колеса и тем произвольнее возникают деформации
при термической обработке.Начало Коней,
хода хода
Правый шеверНачало Конец
хода хода
Левый шеверб)Левый шевер Правый шевер
Правое колесо Левое колесоРис. 32. Рекомендуемое направление движе¬
ния стола и вращения шевера при диагональ¬
ном шевинговании; а — прямозубых колес;
б — косозубых колес69
Удаление чрезмерно напряженного поверхностного
слоя металла, образующегося при зубонарезании до
шевингования, достигается зубошевингованием. Умень¬
шение глубины наклепа и остаточных напряжений
в поверхностных слоях зубьев способствует достиже¬
нию идентичности формы и размеров зубчатых венцов
после термической обработки. Внесением соответствую¬
щих корректив в профиль нарезаемых зубьев можно
до некоторой степени компенсировать деформации
в термической обработке.Эффективное использование процесса шевингова¬
ния основано на условии хорошей подготовки колеса
до шевингования. Зубошевингование может повысить
производственную точность хорошего колеса, но не
в состоянии из плохого колеса сделать хорошее. При¬
пуски под шевингование должны быть минимальными.
Чем лучше изготовлено колесо до шевингования, тем
легче достичь желаемой точности после шевингования.
Это особенно справедливо для зубчатых колес с укоро¬
ченными зубьями и низким коэффициентом перекрытия
в зацеплении с шевером, когда при свободном обкаты¬
вании шевер следует за формой колеса и повторяет
погрешности, возникшие на предшествующей операции
зубофрезерования или зубодолбления.Точность, обеспечиваемая зубошевингованием, ха¬
рактеризуется следующими данными. Погрешность
профиля легко уменьшается на 66,6%, если форма
исправляемого профиля незначительно отличается от
требуемого профиля и при обработке производится
равномерный съем припуска по всей активной поверх¬
ности зубьев [13]. При соблюдении указанных условий
допуск на профиль выдерживается до 5 мкм. Погреш¬
ность шага не выходит за пределы 7,5 мкм, если до
шевингования она не превышала 25 мкм. Радиальное
биение зубчатого венца уменьшается на 66,6% и более.
Погрешность направления зуба прямозубых и косо¬
зубых колес может быть уменьшена с 25 мкм на 25 мм
ширины зубчатого венца после зубонарезания, до 5 мкм—
после шевингования.Зубошевингование во многом зависит от рациональ¬
ного выбора материала, применения качественных заго¬
товок, плавочных характеристик стали и обрабатывае¬
мости металлов резанием. Все эти вопросы были под¬70
робно рассмотрены в гл. I. Большинство зубчатых
колес шевингуется в сыром виде (после отжига), но
могут обрабатываться после термической обработки,
если твердость не превышает HRC 40. Шевингование
предпочтительно производить от тех же базирующих
поверхностей, которые применялись при зубофрезеро-
вании или при зубодолблении. Торцовое биение базо¬
вого торца заготовки должно соответствовать допускам,
приведенным в табл. 3.Очень важно поддерживать в порядке оправки,
на которые насаживаются шевингуемые колеса, и
центры. Центровые отверстия помещают в торцовом
углублении. Поверхности центровых отверстий должны
быть закалены и притерты. Биение оправки, установ¬
ленной на зубошевинговальном станке, не должно быть
более б мкм. Центры должны иметь правильный угол
и не содержать забоин, заусенец и вмятин. При необ¬
ходимости центры прошлифовывают непосредственно
на зубошевинговальном станке.При шевинговании не должно быть контакта между
вершиной зуба шевера и переходной поверхностью
зуба колеса, так как это приводит к чрезмерному из¬
носу шевера и нарушению эвольвентного профиля
колеса. Шевер должен заканчивать обработку ниже
диаметра окружности нижних точек активных профи¬
лей зубьев зубчатого колеса. Таким образом, в станочном
зацеплении окружности вершин зубьев шевера и гра¬
ничных точек колеса, образующихся при зубодолбле¬
нии или при зубофрезеровании, не должны пересе¬
каться. При зубодолблении окружность граничных
точек образуется на большем диаметре, чем при зубо¬
фрезеровании. Поэтому при обработке зубчатых колес
долбяками и шеверами допускается увеличение радиаль¬
ного зазора до 0,35 т.Плавное сопряжение шевингованной поверхности
зуба с переходной поверхностью достигается примене¬
нием червячных фрез и долбяков с протуберанцем,
образующих при нарезании зубьев переходную кри¬
вую зуба с поднутрением (рис. 33). Поднутренная
переходная кривая устраняет возможность упираться
вершине зуба шевера в переходную поверхность зуба
колеса, благодаря чему предотвращается повышенный
износ вершины зубьев шевера и не нарушается основ¬71
ной нормальный шаг зубьев колеса из-за упругих
деформаций зубъев шевера.При нарезании зубчатых колес со стандартизован¬
ным исходным контуром (ГОСТ 13755—68) и малым
числом зубьев образуется подрезание зубьев; в этих
случаях инструменты с протуберанцем для колес,
имеющих менее 20 зубьев, применяются редко. Как
правило, инструменты с протуберанцем проектируются
на определенную деталь. Червячная фреза или дол¬
бяк, спроектированные для образования надлежащегоПрипуск на Р~~
чистовую
отделку зуба; Граничная
точка при
zsffir нарезании под
Нижняя точка	чистовую отделкуактивного / ) зубьев
профиля зубаподнутрения на колесе с 30 зубьями, будет удалять
часть активного профиля при нарезании колеса с 20
зубьями, а поднутрение, производимое этой же фрезой
на колесе со 100 зубьями, окажется недостаточным для
практического применения. Специальные фрезы или
долбяки с протуберанцем также бывают необходимы
для обработки зубчатых колес с поднутрением, имею¬
щих бочкообразную модификацию зубьев. Величина
поднутрения переходной кривой должна быть больше
припуска на обработку каждой стороны зуба колеса
на 15—25 мкм. Припуск, снимаемый при зубошевин¬
говании, является существенным показателем техноло¬
гического уровня подготовки производства зубчатых
колес. Припуск должен быть достаточным для устра¬
нения погрешностей, полученных на предшествующей
операции зубофрезерования или зубодолбления. Чрез¬
мерно большой припуск повышает трудоемкость шевин¬
гования, вызывает большой износ инструмента и зна¬
чительно снижает точность изготовления деталей.При нарезании зубчатых колес с небольшим числом
зубьев или с большим отрицательным смещением ис¬
ходного контура граничная точка профиля зуба может
оказаться выше нижней точки активного профиля
(рис. 33). В этих случаях припуск на обработку каждойРис. 33. К определению
наименьшего припуска для
чистовой отделки зубьев,
предварительно нарезанных
долбяком или червячной фре¬
зой с протуберанцем72
стороны зуба на диаметре окружности нижних точек
активного профиля не должен быть меньше 12 мкм.Наиболее целесообразные припуски на зубошевин-
гование по толщине зуба [13] следующие:Модуль, мм. 1 2 3 4 5 б 7 8
Припуск, мм 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12Одним из факторов, определяющих стоимость зубо-
шевингования и производительность, является пра¬
вильно выбранная норма экономической стойкости
инструмента, связанная с технологическим критерием
затупления, т. е. потерей размера и точности в преде¬
лах заданного допуска или ухудшением шероховатости
поверхностей зубьев. Большое значение для рациональ¬
ной эксплуатации шеверов, точности и качества обра¬
ботанных поверхностей зубьев имеет своевременное и
правильное определение признаков притупления ше¬
веров.Длительность работы шевера между переточками
и общая продолжительность его работы зависят от
износа режущих зубчиков, его интенсивности и раз¬
меров. Поэтому своевременное определение признаков
притупления шевера и переточка его значительно увели¬
чивают срок службы инструмента, уменьшают время
на переточку и значительно сокращают расход ин¬
струмента. Основным признаком притупления шевера
является нарушение точности геометрических пара¬
метров зубчатого венца в процессе обработки. Как
правило, нарушаются размеры толщины зубьев колеса,
ухудшаются профиль и шероховатость поверхностей
зубьев. При изменении межосевого расстояния в ста¬
ночном зацеплении затупившийся шевер не вызывает
изменений размеров обрабатываемых зубьев. При кон¬
троле эвольвенты признаком притупления шевера яв¬
ляется отклонение эвольвенты на вершине зуба колеса
в «плюс». Эти отклонения по мере притупления шевера
ухудшаются.Комплексная проверка обнаруживает повышенное
колебание .измерительного расстояния на одном зубе.
На поверхностях зубьев шевера заметны повреждения
и износ. Обнаружение указанных дефектов свидетель¬
ствует о притуплении шевера и необходимости его
заточки. Работа притупленным инструментом приводит
к его значительному износу и резкому увеличению рас-4 Гинзбурр Е. Г., Халебский Н. Т.	73
хода инструмента, а часто даже к выходу шевера из
строя. Стойкость шеверов определяется, исходя из
конкретных условий работы и зависит от квалификации
оператора, механических свойств обрабатываемого ма¬
териала, загрязнения смазочно-охлаждающей жидкости,
удаляемого припуска и многих других факторов.Затупившиеся шеверы затачивают по профилю и
диаметру вершин; с каждой стороны зуба снимается
слой 0,05—0,08 мм. Уменьшение толщины зуба шевера
после каждой его переточки вызывает в станочном за¬
цеплении уменьшение межосевого расстояния шевера
и детали. Уменьшаются также станочный угол за¬
цепления и угол скрещения.Тонкие завивающиеся стружки, срезаемые при
шевинговании, должны после их образования смы¬
ваться сильной струей смазочно-охлаждающей жид¬
кости, не допуская попадание стружки в канавки
между режущими зубчиками и между зубьями шевера и
заготовки. Смазочно-охлаждающая жцдкость должна
тщательно очищаться от стружки магнитным сепара¬
тором. Перед зубошевингованием по контуру зубьев
зубчатых колес и дну впадин должны быть удалены
заусеницы и сняты фаски во избежание попадания при
шевингой&нии крупной стружки в канавки между ре¬
жущими зубчиками и их порчи. Перед заточкой шевера
необходимо тщательно проверить лупой режущие зуб¬
чики шевера и удалить из канавок случайно попавшую
в них стружку.Правильно подобранная смазочно-охлаждающая
жидкость повышает производительность станка и срок
службы шевера, повышает точность обработки и улуч¬
шает шероховатость поверхностей зубьев. .Шевинго¬
вание всухую или применение водных растворов при
этой операции недопустимо, так как приводит к повреж¬
дениям режущих кромок. Для шевингования стали
требуется применять сульфофрезол. Когда чугун под¬
вергается шевингованию, охлаждающая жидкость ста¬
новится проблемой. Тяжелое жирное масло держит
чугунные частицы во взвешенном состоянии и стирает
режущие кромки зубчиков.Подробные сведения для назначения режимов ре¬
зания при зубошевинговании можно найти в нормати¬
вах [6].74
Основное время шевингования зубьев цилиндри¬
ческих зубчатых колес дисковым шевером определяется
по формулеТ о = Lzi/(n0Sz0),где L — длина рабочего хода, определяемая в зависи¬
мости от метода шевингования; 5 — продольная подача
в минуту на один оборот зубчатого колеса; п0— ча¬
стота вращения шевера, об/мин; z0 — число зубьев
шевера; i — число ходов.12.	ЗубошлифованиеВ отличие от шевингования и зубохонингования шлифо¬
вание зубьев осуществляется по методам копирования
или принужденного обката, поэтому ошибки предвари¬
тельного нарезания и деформации, образованные тер¬
мической обработкой, после зубошлифования полностью
устраняются. Эта особенность зубошлифования яв¬
ляется единственным средством, обеспечивающим полу¬
чение высокоточных зубчатых колес с закаленными до
большой твердости зубьями. При изготовлении точных
зубчатых колес, подвергнутых химико-термической об¬
работке, зубошлифование широко применяется для
чистовой отделки цементированных и закаленных зу¬
бьев, имеющих поверхностную твердость HRC 58—63.
При изготовлении зубчатых колес а азотированными
зубьями, имеющими твердость nR 15-Л/ 91—92
(.HRC 63—70), зубошлифование применяется с целью
устранения хрупкой верхней части слоя зубьев и иска¬
жений профиля, возникающих вследствие увеличения
объема поверхностных слоев зубьев. Серьезным пре¬
пятствием к применению зубчатых колес со шлифован¬
ными зубьями в массовом производстве являются боль¬
шая трудоемкость и высокая себестоимость обработки.
Поэтому при выборе наилучшего метода чистовой от¬
делки зубьев должны учитываться не только техниче¬
ские, но и экономические показатели.Предельная твердость заготовок зубчатых колес,
допускающая чистовое нарезание зубьев, находится
в пределах HRC 44—50, однако на практике заготовки
зубчатых колес, имеющие твердость зубьев выше
HRC 40, подвергают зубошлифованию. Иногда шли-
4*	76
фуют зубчатые колеса со средней твердостью зубьев,
например зубчатые колеса с твердостью зубьев
HRC 33—38 шлифуют перед поверхностной закалкой
т. в. ч. В некоторых случаях зубошлифование приме¬
няется для снижения уровня шума зубчатых колес,
хотя по установленным требованиям к точности изго¬
товления зубчатых колес шлифовать зубья не требуется.При шлифовании зубьев методом копирования
(рис. 34) шлифуемое колесо остается неподвижным,Рис. 34. Зубошлифование
по методу копирования:
а — боковых поверхностей
зуба; б — боковых поверх¬
ностей зуба и поверхно¬
сти впадинЕРРис. 35. Схема за¬
правочного меха-а круг получает возвратно-поступательное движение
на длину шлифуемых зубьев и’периодическую подачу
на глубину шлифования за каждый двойной ход. После
нескольких двойных ходов круга он выводится из за¬
цепления с обрабатываемым колесом, и колесо повора¬
чивается на один зуб. В принципе этот способ шлифо¬
вания подобен фрезерованию дисковыми фрезами, при¬
чем фреза заменяется фасонным шлифовальным кругом.
При шлифовании боковых поверхностей зуба перифе¬
рия круга может шлифовать или не шлифовать дно
впадин зубчатого колеса. Во время работы круг под¬
вергается правке по профилю; она производится ал¬
мазами, направляемыми копирами через пантограф.
На рис. 35 показана схема механизма, позволяющего
производить правку шлифовального круга с высокой
точностью. Этот механизм состоит из двух соединенных
между собой пантографов, действующих от общего
гидравлического цилиндра. Нижние рычаги пантогра¬
фов связаны с копиром 2\ на концах верхних рычагов
закреплены державки с алмазом 1. Когда нижние ры-
76
чаги со своими штифтами 3 скользят по копирам 2,
острие каждого алмаза описывает кривую, подобнугэ
кривой копира, но уменьшенную пропорционально
отношению плеч рычагов пантографа.Зубошлифовальные станки Гир-Грайндинг снаб¬
жены пантографами, у которых отношение плеч равно
6:1. На станках модели 5860 для обработки колес
с модулем до 5 мм устанавливаются пантографы с мас¬
штабом 6 : 1, а для колес с модулями свыше 5 мм —•
с масштабом 3:1.Для каждого числа зубьев, модуля и смещения
исходного контура необходимо иметь отдельный копир,
профиль которого представляет собой увеличенный
профиль впадин шлифуемого колеса. Степень увели¬
чения копира зависит от масштаба увеличения панто¬
графа. Ось симметрии пантографа должна строго на¬
ходиться в плоскости, проходящей через ось изделия.На станках модели 5В860 правка шлифовального
круга — боковой поверхности и периферии произво¬
дится автоматически, по команде от счетчика правок.
Движение алмазов боковой правки осуществляется
с помощью механизма боковой правки обкатного типа,
со сменными обкатными секторами, радиус которых
соответствует радиусу основной окружности обрабаты¬
ваемого изделия за вычетом половины толщины обкат¬
ной ленты. Движение алмазов периферийной правки,
воспроизводящее форму дна поверхности впадин, ре¬
гулируется с помощью механизма периферийной правки.Точность шагов шлифуемых зубьев определяется
точностью работы делительного механизма станка.
Основной деталью кинематической цепи делительного
механизма многих зубошлифовальных станков является
делительный диск, имеющий число пазов, равное или
кратное числу зубьев шлифуемого колеса. В боль¬
шинстве делительных механизмов диск является по¬
следним звеном в цепи деления и его точность опреде¬
ляет точность шлифования по окружному шагу зубьев.
Все делительные диски изготовляют с большой точ¬
ностью — предельное отклонение шага не более 2,5 мкм,
а накопленная погрешность шагов не превышает 12 мкм.
Для меньшего влияния погрешностей диска на точность
окружных шагов шлифуемого колеса выгодно приме¬
нять диски большого диаметра. В крупных зубошлифо¬77
вальных станках делительный механизм состоит из
однопазового делительного диска, за которым следуют
сменные делительные шестерни и точная червячная
делительная передача, снижающая ошибки деления.
Большое достоинство таких механизмов деления в том,
что они не содержат дорогостоящих делительных дисков
и значительно упрощают наладку цепи деления станка
с помощью одних лишь сменных колес гитары. Боль¬
шое влияние на отклонения шага так же, как и на дру¬
гие показатели точности, оказывает подготовка заго¬
товок зубчатых колес под зубошлифование — неточ¬
ность зубонарезания, большие припуски и деформации
термической обработки вызывают неравномерный из¬
нос и отжим шлифовальных кругов и тем самым ухуд¬
шается точность обработки зубчатого венца.Методом копирования можно шлифовать прямо¬
зубые и косозубые колеса с внешними и внутренними
зубьями. При шлифовании цосозубых колес для каж¬
дого колеса применяется своя винтовая направляющая
с ходом винтфрой линии, равным ходу зуба шлифуе¬
мого колеса. Станки для шлифования косозубых колес
црофильщлм кругом мало распространены из-за необ¬
ходимости иметь ряд винтовых направляющих, когда
большое количество разных деталей обрабатывается
на одном йанке. При шлифовании зубчатых колес
с внутренними зубьями шлифовальный круг имеет
небольшой диаметр. Конструкция обрабатываемой де¬
тали не должна препятствовать подходу и выходу шли¬
фовального круга.В состав оперативного времени профильного шлифо¬
вания зубчатого колеса входит: время на установку и
снятие детали, время на равномерное распределение
припуска, время правки шлифовального круга, время
предварительного и окончательного шлифования и
время на контроль детали.Количество - необходимых правок шлифовального
круга зависит от числа зубьев шлифуемого колеса,
ширины зубчатого венца, характеристик шлифоваль¬
ного круга (механических свойств и величины абразив¬
ного зерна, твердости и механических свойств круга),
диаметра шлифовального круга, степени* точности об¬
рабатываемого колеса, химического состава, структуры
и твердости обрабатываемого материала. Для зубчатых78
колес средней точности, подвергаемых цементации и
закалке до HRC 60, рекомендуются данные, приведен¬
ные в табл. 5.5. Количество правок и время одной правки
шлифовального круга при профильном шлифовании [13]Модуль, ммЧислозубьевДиаметр
круга, ммКоличествоправокВремя, с8—4201503708—4601506703—2203002503—2751505501,5
и меньше203002351,5
и меньше150300435Основное время предварительного и окончатель¬
ного шлифования значительно отличается между собой
и зависит от припуска, оставляемого на зубошлифова¬
ние, неточностей шлифуемого колеса, физико-химиче¬
ских свойств обрабатываемого материала, степени точ¬
ности окончательно изготовленного колеса и от про¬
изводительности шлифовального станка.Припуски на шлифование боковых поверхностей
зубьев зависят от погрешностей зубчатых колес перед
зубошлифованием, особенно от радиального биения
зубчатого венца, колебания длины общей нормали и
от погрешности направления зуба. Чрезмерные по¬
грешности заготовок зубчатых колес, обусловливаю¬
щие удаление больших припусков, недопустимы, так
как это резко повышает станочное время, кроме того
при увеличенном съеме металла с боковых поверхно¬
стей зубьев, подвергнутых цементации и закалке,
удаляется наиболее работоспособный слой и снижается
нагрузочная способность колес. Допускаемые погреш¬
ности зубчатых колес перед зубошлифованием приве¬
дены в табл. 6.Припуски на зубошлифование по длине общей нор¬
мали назначаются по табл. 7. Для равномерного сня¬
тия припуска и обеспечения необходимой глубины це-79
6. Допускаемые погрешности зубчатых колес
перед зубошлифованиемОбозначениедопускаДиаметр колеса, ммДо 5050—8080—120120—200200—320320—500500—8С0FrFt0,080,040,040,10,060,040,120,080,040,150,090,050,180,120,050,20,160,050,240,190,06Примечание. Ff — допуск на радиальное биение зуб¬
чатого венца; Vw — допуск на колебание длины общей нормали;
Fp — допуск на погрешность направления зуба.ментации в готовой детали зубошлифование следует
начинать с наиболее выступающего (максимально
бьющего) зуба, для чего при установке шестерни на
оправку перед зубошлифованием нужно проверить
радиальное биение зубчатого венца и клеймить впа¬
дину зуба, имеющую наибольшее биение в «плюс».
Дно впадины шлифовать нецелесообразно.Режимы шлифования подбираются, исходя из тех¬
нологических возможностей станка, максимальной
стойкости кругов и технических требований на обра¬
ботку зубьев. При черновом шлифовании удаляемая
за каждый проход величина припуска не должна быть
слишком большой, чтобы не вызвать в поверхностном
слое зубьев прижоги и трещины. Припуск по толщине
зуба, снимаемый за каждый проход при черновом
и чистовом шлифовании, назначается по рис. 36.Непосредственное влияние на производительность
и качество обработки оказывает правильный выбор и
очистка смазочно-охлаждающей жидкости. Для зубо¬
шлифовальных работ в качестве смазочно-охлаждаю¬
щей жидкости рекомендуются легкие минеральные
масла с комплексом присадок, содержащих серу и дру¬
гие элементы, обеспечивающие качественное и произ¬
водительное шлифование без прижогов и микротре¬
щин [5].Основное время (мин) при зубошлифовании прямо¬
зубых колес на станках, работающих методом копиро-80
вания, определяется поформулеL>\i\ I 21^2^2То = г[-Si++ (г1 + h) ] >где Lx = b + 2/0 + /п;
Ь2 = Ъ + 1о 4* /п; 2 —
число зубьев; Ъ — ши-т,мм
ЮIsj0.0/ 0,02 0.03 0.04
нмРис. 36. График
для определения
припуска по тол¬
щине зуба, снимае-
мого за проход при
зубошлифовании
по методу копиро¬
вания:1—чистовое шлифова¬
ние; 2—черновое шли¬
фованиерина зубчатого вен¬
ца, мм; /0 — длина вы¬
вода круга перед дели¬
тельным поворотом ко¬
леса, мм; /п — длина
перебега, мм; ix и i2—
число черновых и чисто¬
вых проходов;	и
Sa—подача стола при
черновых и чистовых
Проходах, мм/мин; tx —
"Время на переключение
и деление, мин.Для повышения про¬
изводительности станкаVOоVКXctiсоо•в*Sч3о*соSжа,ЕI IЮ CDОCD CDсГ оI I I00 О
СО ^ооОООI IО (N ^СО СО СОО см ю
o' CD о"I I IЮ CD 00
<N CM CMо" 0*0о оI ILO соЮ Оf?7■33е81Примечания: 1. Наименьшие значения припуска достаточны, если погрешности зубчатого колеса перед
зубошлифованием не превышают норм, указанных в табл. В. 2. Большие значения припуска следует назначать для
колес, подвергшихся наибольшей деформации при термической обработке. 3. Максимальное значение припуска
(с учетом допускаемых отклонений по длине общей нормали) следует в каждом случае проверить, чтобы глубина
оставшегося после забошлифования слоя цементации не оказалась ниже значения, указанного в чертеже детали.
рекомендуется узкие колеса устанавливать на оправке
пакетом и черновую обработку производить с двусторон¬
ним делением. Производительность шлифования ме¬
тодом копирования профильным дисковым кругом
примерно в 3—4, раза выше по сравнению с производи¬
тельностью шлифования по методу обката тарельча¬
тыми кругами на станках моделей 5851, 5852 и фирмы
«Мааг». При хорошей стабильной наладке станки,
работающие по методу -копирования, могут обеспечить
высокую точность шлифуемых зуб¬
чатых колес.Шлифование зубьев по методу
обката основано на воспроизве¬
дении зацепления обрабатываемо¬
го колеса с производящей рейкой
(рис. 37), по которой катится за¬
готовка, При шлифовании зубьев
дисковым кругом с конической
поверхностью, заправленным по
форме зуба рабочей рейки, шли¬
фовальный круг получает враще¬
ние (движение резания) и воз¬
вратно-поступательное движение
(движение подачи). Шлифуемое колесо получает вра¬
щение около неподвижной оси в одном направле¬
нии и прямолинейное качение по неподвижной рей¬
ке в обратном направлении. На станках модели
5831 и фирмы «Найльс» вначале обрабатывается одна
сторона зуба, затем изменяется направление обкаточ¬
ного движения и производится шлифование противо¬
положной стороны соседнего зуба. Таким образом,
за один цикл шлифуются соседние стороны одной впа¬
дины. При окончании шлифования профилей зубьев
заготовка выводится из зацепления с кругом для дели¬
тельного поворота. Вывод и подвод заготовки к кругу
производятся на ускоренном перемещении стола авто¬
матически.На станках модели 5841 шлифование производится
полным профилем круга обеих сторон впадины зуба
одновременно, причем на черновых проходах шлифо¬
вание идет в обе стороны обката, а на чистовых —
в одну сторону с ускоренным возвратом стола в исход¬
ное положение. Вывод круга из впадины зуба перед
82Рис. 37. Схема зубо¬
шлифования дисковым
кругом
делением осуществляется дополнительным ходом пол¬
зуна вдоль зуба, что сокращает время на подготовку
станка к делению. Эти особенности работы станка по¬
вышают его производительность вдвое по сравнению
со станком модели 5831.Изнашивание Шлифовального круга является источ¬
ником погрешностей почти всех зубошлифовальныА
станков. Наибольшие погрешности обнаруживаются}
между первым и последним отшлифованными профи*
лями. Эта погрешность может быть значительно умень¬
шена, если шлифуемое колесо поворачивать каждый
раз не на одвд, а на несколько зубьев, чтобы первый
и последний шлифуемые зубья не располагались рядом*
Для этого необходимо, чтобы при каждом цикле заго*
товка поворачивалась на целое число зубьев, йе имею-*
щих общих множителей с числом зубьев, шлифуемого
колеса. Это условие следует учитывать при йбдбора
сменных шестерен гитары деления.Для изготовления зубчатых колес со срезом кромон
вершин зубьев производится фасонная правка рабочий
поверхностей шлифовального круга. На станках, ра^
ботающих по методу обката, не имеющих механизма
для фасонной правки круга, срез кромок вершин зубьей
может производиться вторичным шлифованием кругов
с большим.профильным углом, чем при первом шлифо*
вании профиля. Такой способ шлифования требуе^
очень тщательной наладки и применяется в исключи*
тельньрс случаях.Зубошлифовальные станки, работающие по методу
обката конусными кругами, обрабатывают цилиндрик
ческие зубчатые колеса с прямыми и косыми зубьямй
с модулями от 1,5 до 10 мм и числами зубьев от 8 дс?
200. Основное время при зубошлифовании на станках^
работающих конусными кругами, определяется по
формулам:для станков типа «Найльс»для станков модели 5841т°= 2 [1 (“Йг + + ~Аг)+ 4 (/l + /г)] ’83
где L = W — для прямозубых колес; L = W -Ь
+ b tg Р — для косозубых колес; W — путь обката
(вычисляется или определяется по таблицам [8]);
(5 — угол наклона линии зубьев; Sx — подача холо¬
стого хода, мм/дв. ход.Шлифование прецизионных и высокоточных зубча¬
тых колес с внешними прямыми и косыми зубьями
производится на зубошлифовальных
станках модели 5851 и фирмы «Ма-
аг». Шлифование зубьев произво¬
дится по методу обката. Инструмен¬
том служат два шлифовальных круга
тарельчатой формы, рабочие поверх¬
ности которых воспроизводят одно¬
зубую производящую рейку, по ко¬
торой катится заготовка (рис. 38).
Профиль зуба получается автома¬
тически, благодаря обкату шлифуе¬
мой заготовки по производящей
рейке. После шлифования боковых
поверхностей одной впадины произ¬
водится автоматическое деление и обрабатывается
другая впадина и так далее до окончания шлифо¬
вания всех зубьев, после чего станок автоматическиРис. 38. Схема зу-
бошлифования та¬
рельчатыми круга¬
миРис. 39. Обкатной барабан и стальные ленты, при¬
меняемые на зубошлифовальных станках типа
«Мааг»выключается. Точность деления полностью зависит
от делительных дисков, изготовляемых с высокой точ¬
ностью. Число пазов в делительном диске равно или
кратно числу зубьев шлифуемого колеса.В процессе шлифования зубьев заготовка совершает
три движения: обкатку, подачу вдоль своей оси и пе¬
риодическое деление. Движение обката осуществляется
барабаном 1 (рис. 39), укрепленным на конце шпин-
84
деля заготовки, и лентами 2, которые одним концом
закреплены на неподвижных секторах рычагов Зу
а другим—на барабане /, который вращается около
своей оси одновременно с перемещением стола, совер¬
шающим возвратно-поступательное движение. Та¬
ким образом, заготовка, находящаяся на одном шпин¬
деле с обкатным барабаном, получая вращательное и
поступательное движение, совершает обкатку по про¬
изводящей рейке шлифовальных кругов.Шлифовальный круг тарельчатой формы работает
узкой торцовой кромкой и имеет кратковременный и
небольшой по площади контакт с обрабатываемой по¬
верхностью зуба. Поэтому круг почти не засаливается,
и благодаря пониженному теплообразованию в зоне
резания зубошлифование тарельчатыми кругами не
требует охлаждения. Несмртря на то, что круг работает
только узкой торцовой кромкой и имеет значительно
больший износ, чем у плоскошлифовальных кругов,
станки обеспечивают точность обработки не ниже 4-й
степени по ГОСТ 1643—72. Устранение влияния из¬
носа шлифовальных кругов достигается автоматически
с помощью механизмов компенсации, которые обеспе¬
чивают постоянство положения режущих кромок круга
относительно обрабатываемых поверхностей зубьев
с точностью до 0,001 мм.Конструкция станков отдельных моделей позволяет
устанавливать шлифовальные круги под углом 20,
15 и 0°. При шлифовании нулевым методом оба шлифо¬
вальных шпинделя расположены горизонтально, т. е.
шлифовальные круги установлены вертикально
(рис. 40). Диаметр обкатного барабана в этом случае
равен диаметру основной окружности шлифуемого
колеса за вычетом толщины обкатной ленты.Зубошлифование нулевым методом обладает боль¬
шей производительностью, чем при установке шлифо¬
вальных кругов под углами 15 или 20° Объясняется
это тем, что при угле станочного зацепления, равном
нулю, требуется меньший путь обката заготовки, кроме
того сокращается длина продольного хода шлифуе¬
мого колеса, так как шлифовальные круги касаются
обрабатываемых профилей в точке. Нулевой метод
шлифования позволяет осуществлять профильную моди¬
фикацию как у головки, так и у ножки зуба, а также85
изменить продольную форму зуба — придавать зубу
бочкообразную модификацию и модификацию у торца
зуба.При зубошлифовании тарельчатыми кругами, осо¬
бенно нулевым методом, шлифовальные круги должны
иметь свободный выход при обработке ножки зуба и
ни в коем случае не касаться дна впадины. Для этогоРис. 41. Производящий
контур фрезы с протубе¬
ранцем: haо= 1,4m; R =»Л >1 о	пт= 0,4m; Sn0 = —	*2/, d = 0,15 +
cosa0+ 0,02m; m — модуль;'
f — припуск на шлифова¬
ние; рп0 — шаг зацепленияРис. 40. Схема ус¬
тановки шлифо¬
вальных кругов
при нулевом методе
зубошлифованияпри нарезании зубьев
необходимо применять
специальные червячные
фрезы, чтобы после на¬
резания зубьев припуск оставался только на профилях
зубьев, а переходная поверхность обрабатывалась сразу
окончательно. На рис. 41 показан профиль фрезы
с протуберанцем, применяемый фирмой «Мааг».Чтобы обеспечить высокое качество зубошлифова¬
ния профиля и не иметь черноту или уступы в местах
сопряжения профиля с переходной поверхностью, не?
обходимо все предшествующие шлифованию зубьев
технологические операции механической и термической
обработки выполнить с необходимой точностью. За¬
калка зубчатых колес для уменьшения поводки должна
производиться в штампах. Особое внимание при зубо¬
шлифовании на станках фирмы «Мааг» придается
борьбе с прижогами на обрабатываемых поверхностях
зубьев. С этой целью режимы шлифования зубчатых
колес из цементируемых и закаленных сталей реко¬
мендуется определять в зависимости от радиуса кри-
86
визны профиля зуба. Хорошие результаты бесприжо-
гового шлифования колес с цементованными и закален¬
ными зубьями дает применение шлифовальных кругов
из абразивного материала с более высокими режущими
свойствами, чем электрокорунд. Этим условиям отве¬
чают круги из эльбора на керамической связке.Основное время при зубошлифовании на станках,
работающих двумя тарельчатыми кругами, опреде¬
ляется по формулегде Ьг = b + 21 + 1п — для прямозубых колес; L1 =*
= b + 21 cos р + ятп sin р + 1^— для косозубых ко¬
лес; L2 = Lx—при 15 или 20°-ном методе шлифования;
Ь2 = Ъ + 1,3/ + /п— при нулевом методе шлифо¬
вания для прямозубых колес; L2 = b + 1,3/ cos +
+ nmn sin % + ln — при нулевом методе шлифова¬
ния для косозубых колес; / = У(DK — h) ft; / —■
длина вывода круга перед делительным поворотом
колеса, мм; /п — длина перебега, мм; и L2 — длина
рабочего хода при черновых и чистовых проходах, мм;
/2о 1 и п02 — число обкатов стола зубошлифовального
станка в минуту; DK — диаметр шлифовального круга,
мм; ft — высота зуба, мм.Прерывистость процесса зубошлифования является
причиной низкой производительности станков, рабо¬
тающих по методу единичного деления, так как за
время обработки одного колеса происходит очень
много циклов и на каждое переключение, деление и
другие вспомогательные движения затрачивается много
времени. В зависимости от типа зубошлифовального
станка коэффициент производительности при зубо¬
шлифовании по методу прерывистого обката с единич¬
ным делением колеблется в пределах от 9 до 50%.
Исключение составляют станки, работающие червяч¬
ным шлифовальным кругом по методу обката при не¬
прерывном делении. Эти станки предназначаются для
шлифования зубьев цилиндрических прямозубых и
косозубых колес в условиях серийного и крупносерий¬
ного производства. Косозубые колеса шлифуются с по¬
воротом суппорта изделия (или каретки шлифоваль¬
ного круга) и подачей, направленной вдоль зубьев.87
Процесс обработки автоматизирован в пределах из¬
готовления одного зубчатого колеса.Отличительной особенностью кинематики станков
является применелие синхронной электрической связи,
осуществляющей согласованное вращение абразивного
червяка и шлифуемого колеса (электрического вала),
что исключает необходимость в промежуточных пере¬
дачах между шпинделями изделия и инструмента.
Инструментом служит тщательно отбалансированный
шлифовальный круг, на поверхности которого образо¬
вана винтовая нарезка, имеющая профиль производя¬
щей рейки шлифуемого колеса. Нарезание резьбы на
абразивном червяке и правка ее боковых поверхностей
производится непосредственно на станке с помощью
специального механизма правки. Черновое профилиро¬
вание витка червячного круга выполняется стальным
закаленным многониточным накатником, чистовое —
алмазными резцами. Контроль витков в процессе
правки осуществляется с помощью специальных шаб¬
лонов и микроскопа. Для каждого модуля и исходного
контура шлифуемого колеса абразивный червяк дол¬
жен иметь свой профиль производящей рейки. Об¬
дирка нового абразивного круга требует примерно
4 ч, поэтому заготовку круга с резьбой выгодно под¬
готовлять на специальном станке. Окончательная за¬
правка подготовленного круга требует приблизительно
20 мин.Мелкомодульные зубчатые колеса (до 1,5 мм) мо¬
гут шлифоваться из цельной заготовки без предва¬
рительного нарезания зубьев. Точность шлифуемых
зубчатых колес соответствует 4—6-й степени по
ГОСТ 1643—72. Шероховатость обработанных поверх¬
ностей зубьев Ra = 0,63-^-0,16 мкм (8—9-й класс).Производительность станков, работающих абразив¬
ным червяком, по сравнению с зубошлифовальными
станками, работающими.дисковыми кругами по методу
прерывистого обката с единичным делением, в 3—4 раза
выше.Основное время для шлифования зубьев цилиндри¬
ческих зубчатых колес абразивным червяком вычис¬
ляется по формулеrn 	 z (b -f- /п) i0 ~ qSnK 988
где z—число зубьев шлифуемого колеса; b — длина
шлифуемого зуба, мм; /п — длина перебега шлифо¬
вального круга, мм; q — число заходов абразивного
червяка; S — подача на один оборот зубчатого колеса,
мм/мин; пк — частота вращения червяка, об/мин; i —*
число проходов.Зубошлифование в большинстве случаев является
заключительной операцией обработки зубчатых колес.
Серьезным дефектом при зубошлифовании ответствен¬
ных зубчатых колес являются шлифовочные прижоги
и трещины. Чтобы предотвратить брак дорогостоящих
деталей, необходимо все предшествующие шлифованию
зубьев технологические операции механической и тер¬
мической обработки выполнять с необходимой точ¬
ностью. Склонность металла к прижогам и трещино-
образованию в большой степени зависит от структуры,
сформировавшейся при термической обработке. Осо¬
бенно опасно наличие в структуре термообработанных
сталей остаточного аустенита, так как он затрудняет
проведение зубошлифовальных операций, способствует
образованию трещин и снижает контактную прочность
зубьев. Нарушения и отклонения от нормативных ре¬
жимов термической обработки, приводящие к образо¬
ванию тонкого обезуглероженного слоя на поверхно¬
стях зубьев, вызывает перегрев шлифуемых поверх¬
ностей и образование прижогов. Чрезмерная кон¬
центрация углерода в цементованном и закаленном
слое способствует образованию карбидной сетки или
значительного количества свободных карбидов, вслед¬
ствие чего ухудшается обрабатываемость стали, так
как твердость карбидов на основе хрома, ванадия,
молибдена приближается к твердости электрокорунда
и в результате на шлифуемых поверхностях зубьев
возникают прижоги и участки, вторичной закалки
с отпуском. Надлежащий отпуск, не вызывающий
заметного уменьшения твердости цементованных и
закаленных зубьев, улучшает обрабатываемость шлифо¬
ванием и благодаря лучшему распределению напряже¬
ний в поверхностном слое зубьев позволяет ускорить
процесс шлифования зубьев без образования поижогов
и трещин.Трещины, возникающие в процессе зубошлифования,
иногда обнаруживаются во время хранения деталей89
или вначале их применения. Для их предупреждения
необходим тщательный контроль прижогов и трещин
на поверхности шлифованных зубьев. Для этой цели
применяется магнитный контроль и метод травления.
Прижоги, трещины и .неточность обработки могут воз¬
никнуть, если цикл обработки не начинать по впадине,
имеющей наибольшее радиальное смещение, так как
в этом случае с некоторых зубьев будет снят чрезмерно
большой припуск на проход. Прижоги и трещинооб-
разование при зубошлифовании в большой степени
зависят от правильного выбора характеристики шлифо¬
вального круга, режимов шлифования^ от состава и
подачи смазочно-охлаждающей жидкости и ее очистки
от шлама и других загрязнений, а также от надлежа¬
щей и своевременной правки шлифовальных кругов.Находят применение круги с прерывистой рабочей
поверхностью, позволяющие за счет интервалов раз¬
рывов шлифования снизить температуру в зоне реза¬
ния и избежать дефектов шлифования [12].13.	ЗубохонингованиеВ последние годы в серийном и массовом производстве
цилиндрических зубчатых колес все более широкое
применение находит заключительный процесс чистовой
отделки зубьев закаленных зубчатых колес ■— зубо¬
хонингование. В основу зубохонингования положена
винтовая передача, состоящая из цилиндрического
колеса — зубчатого хона и обрабатываемого колеса.
Процесс зубохонингования осуществляется по методу
свободного обката во взаимном зацеплении колеса
и инструмента, выполненного в виде колеса из пласти¬
ческой массы в смеси с порошком из мелкозернистого
абразива.Частота вращения хона составляет примерно 200—
400 об/мин. Обрабатываемое колесо приводится во вра¬
щение хоном и совершает возвратно-поступательное
движение. Продольные подачи применяют от 25 до
150 мм/мин. На некоторых станкцх для повышения
производительности хон совершает колебательное (ос¬
циллирующее) движение вдоль своей оси. Угол скре¬
щения осей хона и обрабатываемого колеса 10—20°,
а наиболее эффективный угол для достижения высокого90
класса шероховатости составляет 10—12°. Зубохо-
нингование вначале применялось для удаления за¬
боин, возникающих на поверхностях зубьев при тер¬
мической обработке и транспортировании деталей.
Дальнейшее усовершенствование процесса позволило
обнаружить незначительные исправления в профиле
и улучшение шероховатости рабочих поверхностей
зубьев. Зубохонингование может осуществляться двумя
способами: 1) «в распор», т. е. с радиальным нагруже¬
нием при беззазорном зацеплении хона и заготовки;
2) одностороннее хонингование с окружным нагруже-
йием, при котором хон с обрабатываемым колесом за¬
цепляется только с одной стороной зуба.При обработке в распор зубья хона выдерживают
большие нагрузки, чем при одностороннем хонинго-
вании, так как при радиальном нагружении устанав¬
ливается равновесие сил по двум сторонам профиля;
кроме того, при таком способе вершина зуба обрабаты¬
ваемого колеса упирается в переходную поверхность
зуба хона. Хонингование в распор позволяет удалять
заусеницы и забоины до 0,25 мм и восстанавливает или
улучшает шероховатость поверхностей зубьев, огруб¬
ленную термической обработкой. При работе по такому
способу производится периодическая правка хона пб
его диаметру вершин для поддержания необходимого
радиального зазора между поверхностями вершин
хона и впадин зубчатого колеса. В результате произво¬
димых правок диаметр вершин зубьев хона умень¬
шается на 10—20 мм. Одностороннее хонингование
с окружным нагружением производится при фиксиро¬
ванном межосевом расстоянии, поэтому хон изнаши¬
вается только по боковым поверхностям зубьев и не¬
обходимость правки хона по его диаметру вершин
отпадает. Одностороннее хонингование применяется
главным образом для обработки точных закаленных
колес после зубошлифования для уменьшения шерохо¬
ватости поверхностей зубьев примерно на один-два
класса.Зубохонингование применяется для обработки зуб¬
чатых колес с модулем 1,5—6 мм, диаметром 30—
600 мм и шириной венца до 150 мм. Снимаемый припуск
при обработке составляет 0,01—0,02 мм по толщине
зуба. Смазочно-охлаждающей жидкостью является ке¬01
росин или специальные составы [8]. Шероховатость
поверхностей зубьев после зубохонингования шевин¬
гованных закаленных зубчатых колес Ra — 1,00—
—0,25 мкм (7—9-й класс). Время обработки зубьев
колес диаметром до 300 мм составляет 40—60 с.III.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОНИЧЕСКИХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС14.	Требования к технологии изготовления
зубчатых колесКонические зубчатые передачи менее распространены,
чем цилиндрические, однако в ряде отраслей машино¬
строения применение конических передач является,
традиционным и их включение в конструкцию машин
позволяет получить единственное рациональное тех¬
ническое решение. К таким машинам относятся транс¬
портные машины (автомобили, тракторы, тепловозы),
металлорежущие станки, редукторы грузоподъемных
машин и др.К коническим передачам условно относят гипоидные
передачи, отличающиеся от них тем, что оси кониче¬
ских зубчатых Kojfec не пересекаются, а скрещиваются.Особенностью конструкции конических и гипоид¬
ных передач является необходимость строгого осевого
базирования зубчатых колес как в самой передаче,
так и в процессе производства зубчатых колес. Ни
в каком другом виде передач не существует такого
влияния и связи между технологическими методами
образования зубьев и конструкцией самой передачи.
Если, например, цилиндрическая зубчатая передача
с данной геометрией зубьев может изготовляться раз¬
личными методами на различном оборудовании, то
в конических передачах каждая геометрия зацепления
и зубьев реализуется при использовании совершенно
определенного оборудования. Это приводит к тому,
что во многих случаях создание конструкции кони¬
ческой передачи определяется возможностями налич¬
ного оборудования и комплекта инструмента на пред¬
приятии — предполагаемом изготовителе машины или92
возможностями приобретения того или иного оборудо¬
вания для изготовления конических колес.Современная геометрия зацепления и методы изго¬
товления конических колес связаны с представлением
о плоском колесе как аналоге рейки для цилиндриче¬
ских колес. Плоское колесо представляет собой пре¬
дельный случай конического, у которого угол дели¬
тельного конуса 6 = 90° Именно,в форме плоского
колеса задается теоретическое исходное колесо, для
которого стандартизуются параметры исходного кон¬
тура зубьев.Относительное положение исходного плоского и
конического зубчатых колес, находящихся в зацеплении,
определяет размеры зубьев данного конического ко¬
леса. Пара конических зубчатых колес; составляющих
передачу, должна соответственно иметь пару исход¬
ных сопряженных плоских колес. Практическое осу¬
ществление геометрии каждого конического зубчатого
колеса при его нарезании методом обкатки осуществ¬
ляется за счет воспроизведения на станке при помощи
движения режущих кромок инструмента воображае¬
мых поверхностей зубьев плоского производящего
колеса, находящегося в зацеплении с нарезаемым
коническим зубчатым колесом.В результате развития зубообрабатывающего обо¬
рудования для конических колес повсеместно стали
применяться следующие наиболее удачные с точки
зрения точности кинематики станка и его производи¬
тельности продольные формы зубьев: прямая, косая
(тангенциальная), круговая, в виде циклоидных кри¬
вых и эвольвенты окружности. Вопрос о форме и гео¬
метрии зубьев конических колес подробно рассмотрен
в выпусках 1 и 2 библиотечки.Процесс производства конических зубчатых колес
состоит из двух основных этапов: изготовление заго¬
товки под обработку зубьев и образование зубьев.Первый этап мало отличается от соответствующего
этапа изготовления цилиндрических зубчатых колес.
Особенностью этого этапа является назначение весьма
жестких допусков на внешний диаметр вершин зубьев
dae, расстояние от базовой поверхности до поверхности
внешней окружности вершин зубьев — С, на угол ко¬
нуса вершин 6а и на угол внешнего дополнительного93
конуса о (рис. 42). В табл. 8 приведены рекомендуемые
значения допусков на указанные размеры [2].8. Допуски на размеры заготовок’конических
губчатых колесВнешний окружной
модуль, ммdae, ммС, мм6а, мин(О, минДо 0,75
От 0,75 до 1,5
1,5—10
10 и более—0,075—0,100—0,150—0,2501 1 1 1О О О С>о о о*О СЛ СЛ СЛО Ю ОО 00
++++±60±30±15±15В наибольшей мере специфика.производства кони¬
ческих зубчатых колес проявляется в операции зубо-
нарезания и в процессе отделки зубьев.15.	Нарезание конических зубчатых колесВ табл. 9 и 10 приведены типовые схемы нарезания
конических зубчатых колес с различной продольной
формой линии зубьев.В крупносерийном производстве применяют станы
для горячего накатывания зубьев на заготовках колес.Использование этого метода
предварительного образованияРис. 42. Разме*
ры заготовок
конических
зубчатых колесРис. 43. Зубострогальный ре¬
зецзубьев позволяет существенно повысить производи¬
тельность последующей механической обработки.
Наибольшим распространением в отечественной про¬
мышленности пользуются конические зубчатые ко¬
леса с прямыми и круговыми зубьями. Нарезание94
9. Типовые схемы нарезания конических зубчатых колес с прямыми и тангенциальными зубьямиСхемаХарактеристикаРаспространенные модели станковОбласть примененияОтечественныеЗарубежныеб — угол делительного кону¬
са;б/= — угол конуса впадинМетод когНарезание произво¬
дится дисковыми фре¬
зами следующим спо¬
собом: 1) черновое на¬
резание в один про¬
ход модульными фре¬
зами; 2) черновое на¬
резание при исполь¬
зовании специальных
дисковых фрез боль¬
шого диаметра; 3) чи¬
стовое нарезание од¬
носторонним спосо¬
бом в два прохода с
использованием мо¬
дульных фрез; 4) чи¬
стовое нарезание дву¬
сторонним способом
в один проход модуль¬
ными фрезами
(ГОСТ 10996—64 *)[ированияУниверсаль¬
ные горизон¬
тально-фре¬
зерные станки
с делительной
головкой для
способов
1, 3, 4
Станки
моделей
ЕЗ-1, ЕЗ-11
для
способа 1«Глисон»№ 7 для спо¬
соба 2Предварительное
нарезание прямых
зубьев в массовом и
крупносерийном про¬
изводстве. Чистовое
нарезание зубьев в
мелкосерийном и ин¬
дивидуальном произ¬
водстве конических
колес пониженной
точности
соа>Продолжение табл. 9СхемаХарактеристикаРаспространенные модели станковОбласть примененияОтечественныеЗарубежныеV -Нарезание пальце¬
выми модульными
фрезами по способам
1, 3, 4 для дисковых
фрез. (Этими способа¬
ми возможно также
нарезание криволи¬
нейных зубьев)Универсаль¬
ные фрезер¬
ные станки -
с делительной
головкойОКУ-35,ОКУ-50(ЧССР)Предварительное и
чистовое нарезание
прямых и тангенци¬
альных зубьев зубча¬
тых колес. Нарезание
крупных конических
зубчатых колес пони¬
женной точности&Строгание зубьев
по копируМетод о
Протягивание зубь¬
ев круговой протяж¬
кой (профили зубьев
образованы дугами
окружностей)5283, 5А283,
5284г и б а н и я
5245«Глисон»
724, 726Нарезание круп¬
ных конических ко¬
лес пониженной точ¬
ности с прямыми зубь¬
ями в мелкосерийном
и индивидуальном
производствеЧистовое нарезание
прямозубых колес 9-й
степени точности в
массовом и крупносе¬
рийном производстве
Продолжение табл 9СхемаХарактеристикаРаспространенные модели станковОбласть примененияОтечественныеЗарубежныеМетод
Строгание зубьев
двумя резцамиобката
526, 5А26,
5282, 5П23Б«Глисон»-12,
Гейденрейх-
Гарбек 26Н,
60Н, 75КН,
60HS,
75KHSНарезание прямо¬
зубых колес 7—8-й
степени точности в
крупносерийном, се¬
рийном и мелкосерий¬
ном производствах.
На станках Гейден-
рейх-Гарбек с бук¬
вой S в обозначении
модели нарезаются
также тангенциаль¬
ные зубья, а на стан¬
ке 5А26 — прямые
бочкообразные зубьяФрезерование дву¬
мя дисковыми фреза¬
ми, режущие кромки
которых воспроизво¬
дят в пространстве
боковые поверхности
зубьев плоского про¬
изводящего колеса5П23, 5230Клингельн-
берг BF-201АНарезание прямо¬
зубых колес и прямых
бочкообразных зубьев
7—8-й степени точно¬
сти в крупносерийном
производстве
10. Типовые схемы нарезания конических зубчатых колес с криволинейными зубьямиСхемаХарактеристикаМодели станкоьОбласть примененияОтечественныеЗарубежныеМетод копированияНарезание круговых
зубьев круговой резцо¬
вой головкой способом
врезания5265, 5231«Глисон»№ 11R; 22R,
11F, 22FЧерновое и чистовое
нарезание колеса полу-
обкатных передач в
крупносерийном и мас¬
совом производствах, (рот iNaiJЗаготовкаU — радиальная уста¬
новка резцовой головки;
q — угловая установка
Продолжение табл. 1$СхемаХарактеристикаМодели станковОбласть примененияОтечественныеЗарубежныеvpr ЗаготобкаКруговое протягива¬
ние торцевой резцовой
головкой-протяжкой5255А, 5232Чистовое нарезание
зубьев колеса полуоб-
катных передач при и =
= 2,5ч-10 в крупносе¬
рийном и массовом про¬
изводствах при 7—8-й
степени точности колес
(и = Zg/Zi)
Продолжение табл. #10СхемаХарактеристикаМодели станковОтечественныеЗарубежныеОбласть примененияМетод обкатаНарезание круговых
зубьев с прерывистым
делением с помощью тор¬
цевой резцовой головки
при одновременном вра¬
щении заготовки и пло¬
ского производящего ко¬
леса, зубья которого вос¬
производятся вращаю¬
щимися режущими кром¬
ками резцов головки.525, 528,
5П23А,
5А27С1,
5А27С4«Глисон»-3'Т
№ 16F, 16R,
26F, 28F,
106F, 108F,
116F, 118F;
«Модуль»:
ZFKK,
ZFTKK,
ZFTKKRЧерновое и чистовое
нарезание 7—8-й степе¬
ни точности зубчатых
колес в серийном и мел¬
косерийном производст¬
вах
Продолжение табл. 10СхемаХарактеристикаМодели станковОбласть приме;-ОтечественныеЗарубежныеСм. рисунок на с. 100Нарезание колес с ли¬
нией зубьев в форме уд¬
линенной эпициклоиды
торцовыми резцовыми го¬
ловками. Вращение рез¬
цовой головки и нарезае¬
мого колеса происходит
непрерывно с определен¬
ным соотношением ско¬
ростей, чем достигается
непрерывный процесс де¬
ления и обката боковых
поверхностей зубьев с об¬
разованием требуемой
формы линии зубьевГ«Эрликон»
(Швейцария);
Спироматик
№ 1, 2 и 3\Изготовление точных
зубчатых колес а серий-!
ном и крупносерийном
производствах
прямых зубьев производится зубострогальными резцами
(рис. 43), размеры которых для модуля 0,3—20 мм
регламентируются ГОСТ 5392—64*. При выборе рез¬
цов необходимо, чтобы высота режущей кромки h
была бы больше высоты нарезаемого зуба у внешнего
торца зубчатого венца, а ширина вершины а была бы
меньше ширины впадины у внутреннего торца.Конструкция зуборезных головок, применяемых
для нарезания круговых зубьев, представлена на
рис. 44. Номинальный диаметр зуборезной головки
d0 = 0,5 (dHa-p + dBH). Наибольшим распространением
пользуются зуборезные головки следующих номиналь¬
ных диаметров: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500,
630, 800, 1000 мм. Выбор необходимого диаметра d0
в зависимости от размеров нарезаемого зубчатого
колеса и формы зубьев производится на основании
таблицы, приводимой в ГОСТ 19326—73.Резцовые головки, несущие как наружные, так и
внутренние резцы, называются двусторонними, и если
в головке применены одноименные резцы, — односторон¬
ними. Использование тех или иных головок опреде¬
ляется выбранным способом нарезания. Развод рез¬
цов W2 регулируется подбором прокладок 1 и переме-
102
щением клиньев 2. При нарезании колес с круговыми
зубьями на станках с ненаклоняющимся шпинделем
зуборезной головки (модели 525, 528, 5А27С1), во из¬
бежание получения несимметричных зубьев, применяют
номерную систему резцов, заключающуюся в том, что
профильные углы внутренних и наружных резцов от¬
личаются от номинального угла исходного контура
(а = 20°). Резец с а = 20° имеет № 0. У каждого по¬
следующего номера резца угол г п пт
профиля отличается от преды¬
дущего на 10'где 0д И 0f2 — углы ножек Рис. 45. Формы зубьев ко-
зубьев колес, мин; —угол	нических колеснаклона средней линии зуба.Согласно ГОСТ 19325—73 применяются три различ¬
ных осевых формы зубьев (рис. 45). У формы / вершины
делительного конуса и конуса впадин сходятся в об¬
щей точке, у формы II эти вершины смещены и у формы
III образующие указанных конусов параллельны
(равновысокие зубья).Прямозубые колеса обычно изготовляют с формой
зубьев I или II. Колеса с круговыми зубьями могут
иметь любую осевую форму. При применении I или II
осевых форм зубьев и воспроизведении на станке про¬
изводящего колеса, у которого вершины резцов рас
полагаются и движутся в одной плоскости (плоско¬
вершинное производящее колесо) для симметричности
нарезаемых зубьев, применяют номерную систему рез¬
цов с профильными углами a 20°. При этом нару¬
шается теоретическая сопряженность боковых поверх¬
ностей зацепляющихся зубьев и пятно контакта этих
поверхностей приобретает диагональную форму, а в за¬
цеплении возникают удары, вызывающие шум при
работе передачи. Для исключения диагональности
цятна контакта применяют специальные системы рас¬
чета наладок и подналадок станка введением поправок
в положение заготовки относительно производящего
колеса и в передаточное отношение гитары обкаткиТребуемый номер резца оп¬
ределяется по формулеN = 0,05 (0д -j- 6f2) sin р„,103
станка [7], а также корректированием размеров зубо¬
резной головки. При этом достигается так называемая
локализация пятна контакта по длине и высоте, поз¬
воляющая учесть деформации зубьев и валов колес
при приложении к передаче нагрузки.В зависимости от серийности производства приме¬
няют четыре способа нарезания, требующие различных
наладок.При одностороннем способе каждая из боковых
поверхностей зубьев шестерни и колеса нарезается
отдельно с использованием одной двусторонней зубо¬
резной головки. Этот способ применяют при индиви¬
дуальном и мелкосерийном производствах.При способе постоянных установок каждая из боко¬
вых поверхностей зубьев шестерни нарезается отдель¬
ной односторонней головкой, чем достигается высокое
качество контакта зубьев; Способ применяется в мас¬
совом производстве.При двустороннем способе обе бокрвые поверхности
зубьев колеса нарезаются при одной установке дву¬
сторонней головкой. Шестерня передачи нарезается,
как при одностороннем способе или способе постоянных
установок. Двусторонний способ применяют в серий¬
ном и крупносерийном производствах.При двойном двустороннем способе обе боковые
поверхности зубьев как шестерни, так и колеса наре¬
заются одновременно двусторонними головками. Спо¬
соб обычно применяется для колес с т < 2,5 мм при
этом возможности получения высококачественного за¬
цепления ограничены.Использованием формы /// зубьев удается достичь
более правильной теоретической сопряженности колес,
однако при этом затрудняется локализация пятна кон¬
такта по высоте и зубья приобретают сильное суже¬
ние у внутреннего торца колеса. Для достижения вы¬
сокой производительности нарезания в массовом произ¬
водстве применяют полуобкатные передачи, у которых
зубья колес нарезаются методом копирования, а зубья
шестерен — методом обката с дополнительным движе¬
нием.Для особо производительного нарезания зубьев
колес полуобкатных конических зубчатых передач
в массовом производстве используют новые методы,104
при которых боковые поверхности зубьев нарезаются
в форме конической или эвольвентно-винтовой поверх¬
ности, методом протягивания резцовыми головками —
протяжками без какого-либо перемещения головки
или с дополнительным осевым движением, при котором
вершины резцов перемещаются параллельно образую¬
щим конуса впадин нарезаемого колеса. При таком дви¬
жении резцов удается исключить диагональность кон¬
такта в передаче без сложной системы подналадок.Указанные выше методы и способы нарезания кони¬
ческих колес применяются как при производстве кони¬
ческих, так и гипоидных передач.16.	Термическая обработка и отделка
конических зубчатых колесКонические зубчатые колеса транспортных машин и
станков, к зубьям которых предъявляются высокие
требования по контактной и изгибной прочности, под¬
вергаются термической или химико-термической обра¬
ботке. В этом случае колеса изготовляются из сталей
соответствующих марок, применяемых как и для ци¬
линдрических зубчатых колес (см. гл. 1). Обычно в ка¬
честве химико-термической обработки применяют це¬
ментацию и закалку.Закалка конических колес нежесткой конструкции
кольцевого типа и конических вал-шестерен произво¬
дится в штампах на специальных закалочных станках.
При применении закалочных штампов важно, чтобы
во избежание прогиба детали в момент приложения
давления контактирующие со штампом поверхности
заготовки были бы правильной геометрической формы
и точно расположены по отношению друг к другу.
После закалки зубьеб конические колеса проходят
операцию восстановления или создание конструктивных
баз. От того, как будет выполнена эта операция, зависит
концентричность посадочных отверстий (или шеек)
относительно зубчатого венца, а также правильность
положения монтажных торцов.В индивидуальном и мелкосерийном производствах
на заготовках конических колес, подвергающихся
термической обработке, делают дополнительные точ¬
ные торцевые и цилиндрические поверхности, по кото-5 Гинзбург Е. Г., Халебский Н. Т.
рым с помощью индикатора выверяют деталь в патроне
внутришлифовального станка. При изготовлении кони¬
ческих колес большими партиями целесообразно при¬
менять специальные приспособления для установки
деталей на шлифовальном станке.Существуют четыре способа базирования кониче¬
ских зубчатых колес при шлифовании: 1) по конусу
вершин; 2) по конусу впадин; 3) по боковым поверх¬
ностям зубьев; 4) по боковым поверхностям зубьев
и торцу. Последние два способа наиболее точные и
более распространены.Конструкция патронов для закрепления кониче¬
ских колес с различными способами базирования при¬
водится в специальной литературе [8]. Прй наличии
шлицевых отверстий у колее, подвергающихся закалке,
протягивание шлицев производится до закалки, а после
закалки и шлифования отверстия выполняется кали¬
брование шлицев прошивкой, как и при изготовлении
цилиндрических колес.При твердости колес <ЯВ 350 или при изолирова¬
нии в процессе цементации внутреннего отверстия и
прилежащих торцев протягивание шлицев производят
после восстановления отверстия (центрирование соеди¬
нения производится по этому отверстию). Зубья кони¬
ческих зубчатых колес в процессе термической обра¬
ботки деформируются, что вызывает необходимость
введения в технологию их изготовления отделочных
операций. Конические зубчатые колеса станков, не¬
которых легковых автомобилей, вертолетов и ряда дру¬
гих изделий в качестве отделочной операции подвер¬
гаются шлифованию зубьев. Шлифованием удается
получить высокоточные конические колеса.Для шлифования зубьев прямозубых конических
колес применяются станки моделей 5870, 5870М и
KS-42 (фирмы «Мааг»), «Глисон» № 105, «Гарбек» 60-Т.
На некоторых заводах шлифование прямозубых колес
производят на модернизированных зубострогальных
станках модели 526. Для шлифования зубьев кониче¬
ских зубчатых колес с круговыми зубьями используются
станки моделей 5872, 5871, «Глисон» № 17, 18, 27*
137. Шлифование круговых зубьев может произво¬
диться методами односторонних и постоянных уста¬
новок. Вместе с тем процесс шлифования зубьев кони¬106
ческих колес обладает относительно низкой производи¬
тельностью и целесообразен для отделки конических
колес 5—6-й степени точности и в отдельных случаях
при индивидуальном производстве колес 7-й степени
точности.При крупносерийном производстве и применении
закалочных штампов возможно значительно уменьшить
термические деформации или учесть их при нарезании
путем практического подбора радиусов резцовых голо¬
вок и корректирования наладочных установок станка.
Поэтому в крупносерийном производстве шлифованйе
зубьев применяется редко и окончательная Отделка
зубьев производится притиркой.Притиркой называется приработка боковых поверх¬
ностей зубьев конических колес в паре или одного
колеса с притиром за счет использования явления сколь¬
жения в зацеплении. При этом в зону зацепления
подается абразивная смесь. Для сохранения в процессе
Притирки локализации контакта, полученной во время
нарезания колеса, притирочные станки снабжаются
механизмом качания одного из шпинделей вокруг
вертикальной оси, проходящей через среднюю точку
притираемых зубьев, и механизмами осциллирующих
движений шпийделей колес вдоль их осей. Изменяя
величину перемещений при указанных движениях,
можно влиять на форму и положение пятна контакта
зубьев.Отечественная промышленность выпускает прити¬
рочный станок модели 5П725М. Находят также приме¬
нение станки «Глисон» № 503, 516, 520 и «Эрли-
koh»-SKL.Следует отметить, что притирку нельзя рассматри¬
вать как операцию, предназначенную для исправления
больших деформаций, возникающих при закалке, или
для уменьшения ошибок в шаге и устранения биения,
полученных в результате неправильного зубонареза-
ния. Притирка должна применяться как средство повы¬
шения плавности работы, уменьшения шероховатости
поверхности, исправления незначительных термиче¬
ских деформаций, улучшения пятна контакта и сниже¬
ния уровня шума в передаче.В качестве отделочной операции для конических
зубчатых колес с невысокой твердостью зубьев при-
5*	107
меняют прикатку. Прикаткой называется обкатывание
шестерен с твердым прикатным колесом; при этом обра¬
батываемая шестерня прижимается к прикатному,
а в зону зацепления подается противозадирная смесь.
В результате прикатки зубья шестерни нагартовываются
и приобретают блеск. Прикатка производится на спе¬
циальных прикатных станках. Иногда вместо прикат-
ного колеса используют колесо, сопряженное шестерни,
меняя его через каждые 500—1000 прикатываемых
шестерен.17.	Контроль конических зубчатых колесОсновным видом контроля качества конических зуб¬
чатых колес в процессе производства и при оконча¬
тельной приемке является обкатывание на контрольно¬
обкатном станке при номинальном относительном поло¬
жении колес. Этот метод сравнительно прост, универ¬
сален и дает вполне надежную оценку качества пере¬
дачи. Критериями оценки качества являются: положе¬
ние и форма пятна контакта, а также изменение этой
формы в течение определенного отрезка времени, шум,
издаваемый передачей, мертвый ход.С помощью контрольно-обкатного станка в про¬
цессе наладки нарезания зубьев определяются пере¬
мещения, приводящие в правильное положение пятно
контакта, и по ним вычисляются корректуры наладки
зубообрабатывающего станка. Фиксацией формы и
положения пятна контакта правильно изготовленной
пары в дефектном корпусе и воспроизведением такой же
формы контакта тех же колес пары на контрольно¬
обкатном станке определяются дефекты корпуса.Постепенное изменение положения и формы пятна
контакта в течение некоторого времени обкатки пока¬
зывает на наличие биения колес. Уровень шума свиде¬
тельствует о величине профильных погрешностей и
погрешностей пересопряжения зубьев.Отечественная промышленность выпускает гамму
контрольно-обкатных станков, охватывающих широ¬
кий диапазон размеров конических зубчатых колес.При производстве конических колес и их оконча¬
тельной проверке используются также методы по¬
элементного контроля в соответствии с нормами точ-
108
ности, установленными стандартом СЭВ 186—75 и
с комплексом контроля, назначенном на данном пред¬
приятии. Более подробно вопросы нормирования точ¬
ности конических зубчатых колес и передач, а также
описание методов и средств контроля рассмотрены
в выпуске IV библиотечки.IV.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ18.	Технологические особенности геометрии
червячных передачПолезные свойства цилиндрических червячных передач
определяют их широкое использование в машинах и
приборах самого различного назначения. К таким свой¬
ствам относятся: возможность осуществления значи¬
тельных передаточных отношений при малом числе
деталей, высокая нагрузочная способность при относи¬
тельно небольших габаритах, бесшумность и плавность
передачи вращения, получение при определенном со¬
четании геометрических параметров зацепления и пара¬
метров трения самотормозящихся механизмов. К ос¬
новным недостаткам червячных передач следует от¬
нести их сравнительно низкий к. п. д. и необходимость
применения для ответственных приводов дефицитных
оловянистых бронз.В червячных передачах получение высоких каче¬
ственных показателей связано с правильным выбором
технологических методов изготовления деталей передач.
Здесь именно технологические возможности предпола¬
гаемого производства диктуют выбор геометрических
характеристик зацепления, вносимых в чертежи де¬
талей.В цилиндрических червячных передачах наиболь¬
шим распространением пользуются следующие виды
червяков (ГОСТ 18498—73): архимедовы (ZA), эволь-
вентные (Z/), конволютные с прямолинейными про¬
филями витка (ZN1), конволютные с прямолинейными
профилями впадин (ZN2) и образованные конусом
(ZK1) и (ZK2).№
В последние годы находят, применение передачи
с червяками, витки которых в нормальном сечении
имеют профили в форме дуги окружности — цилиндри¬
ческие червяки, образованные тором (Z77).Геометрия каждого из этих видов червяков связана
со своими технологическими методами. Независимо
от выбранной геометрии зацепления даже небольшие
погрешности геометрических элементов зацепления
могут существенно влиять на качественную характе¬
ристику передачи. Так, при сравнительно большой
скорости скольжения витков червяка по зубьям колеса,
превышающей окружную скорость вращения червяка,
и при твердости червяка большей твердости колеса,
даже незначительное увеличение шероховатости по¬
верхности витков червяка может привести к недопусти¬
мому износу зубьев червячного колеса. В силовых
передачах высокая нагрузочная способность обеспечи¬
вается в каждый момент времени положением и макси¬
мальной суммарной длиной линий контакта поверх¬
ностей витков червяка- и зубьев колеса. Незначитель¬
ные отклонения в геометрии зацепления могут вызвать
существенное уменьшение этой суммарной длины кон¬
тактных линий, в результате чего увеличивается дав¬
ление в контакте и изменяется величина и форма за¬
полненных смазкой зазоров, что приводит к явлению
заедания поверхностей. Протекание указанных явле¬
ний, в свою очередь, ведет к снижению к. п. д. и долго¬
вечности передачи.Главной технологической особенностью геометрии
цилиндрических червячных передач, отличающей их
от передач других видов, является то, что производя¬
щие поверхности инструмента при нарезании зубьев
червячного колеса методом обката — производящий
червяк, должны совпадать или определенным образом
незначительно отличаться от рабочих поверхностей
самого червяка. В качестве такого инструмента обычно
применяются червячные фрезы, представляющие собой
цилиндрический червяк, витки которого пересекаются
винтовыми канавками для образования режущих гра¬
ней, а боковые поверхности и поверхности вершин имеют
ватылки для образования задних углов резания. Ре¬
жущие кромки фрезы должны при этом лежать на во¬
ображаемой поверхности червяка требуемого вида,
по
Изготовление инструмента столь сложной формы свя¬
зано с большими технологическими трудностями, тре¬
бует специальных методов контроля и доступно только
высококвалифицированным инструментальным пред¬
приятиям или цехам, имеющим специальное оборудо¬
вание.Введение в геометрический расчет червячных пере¬
дач, регламентируемого ГОСТ 2144—66 коэффициента
диаметра червяка q = mldx (т — осевой модуль; —
делительный диаметр червяка) позволяет существенно
ограничить номенклатуру червячных фрез и обеспе¬
чить ремонтоспособность червячных передач.В настоящее время производство червячных редук¬
торов общего назначения сосредоточено на специализи¬
рованных предприятиях, где могут применяться наи¬
более точные и производительные методы обработки
червяков и червячных колес. Вместе с тем большое
число червячных передач специального назначения,
встроенных в различные машины, станки, приборы и
т. д., производятся на неспециализированных заводах
и в этих условиях для каждой проектируемой и изго¬
товляемой червячной передачи должна выбираться
такая геометрия зацепления, которая может быть осу¬
ществлена на этом предприятии наиболее простыми и
точными технологическими методами. При этом следует
учесть, что эксплуатационные показатели червячных
передач с червяками всех указанных выше видов
при оптимальном качестве их изготовления, при¬
мерно одинаковы. Исключение составляют передачи,
имеющие червяки с вогнутыми профилями. Эти
передачи обладают повышенной нагрузочной способ¬
ностью.Сами же по себе червяки и червячные колеса до
образования элементов зацепления являются телами
вращения и при их изготовлении используются обычные
методы обработки.Некоторой особенностью червячных колес является
то, что торцевая установочная база для нарезания зу¬
бьев, располагаемая в непосредственной близости от
зубчатого венца, обычно не совпадает с конструктив¬
ной базой и к точности положения и формы торцевой
технологической базы предъявляются специальные
требования. Допускаемые биения этой базы, а такжеill
поверхностей вершины зубьев могут приниматься та¬
кими же, как и для цилиндрических зубчатых колео
соответствующих размеров и точности.19.	Изготовление цилиндрических червяковВ зависимости от требований, предъявляемых к пере¬
даче, применяются червяки с твёрдостью рабочих по¬
верхностей витков <#В 350 и	45. При твердости
350 нарезание и отделка червяков производится
после термической обработки (нормализация и улуч¬
шение). Во избежание сильных деформаций после наре¬
зания витков крупномодульные червяки (т > 15 мм)
целесообразно подвергать окончательной термической
обработке после предварительного нарезания витков
с минимальным припуском, достаточным для компен¬
сации термических деформаций, а также погрешностей,
возникающих при восстановлении баз для вторичной
установки детали на станок. При твердости боковых
поверхностей витков 45 их обработка резанием
практически невозможна. Поэтому в зависимости от
вида термической или химико-термической обработки
используются различные схемы нарезания и отделки
червяков.На заводах по производству червячных редукторов
общего назначения применяются станы для предвари¬
тельной горячей накатки витков червяка с одновремен¬
ной объемной закалкой последних. Такие червяки под¬
вергаются в дальнейшем чистовому шлифованию вит¬
ков.При использовании методов поверхностного упроч¬
нения витков важно обеспечить равномерный припуск
на отделочную операцию, что достигается формирова¬
нием одинаковой геометрии поверхностей до термиче¬
ской (т. в. ч.) или химико-термической обработки и
после отделки червяков. Отделочными операциями
в этом случае являются шлифование и полирование
поверхностей. Для азотируемых червяков в качестве
финишной операции может использоваться только
полирование или притирание поверхностей и в этом
случае принимаются специальные меры для предотвра¬
щения поводки червяка в процессе азотирования.
Образование витков червяка может производиться
112
нарезанием на токарных станках, зуботочением обкат-
ными резцами, фрезерованием, накаткой. Шлифование
боковых поверхностей витков выполняется на специаль¬
ных станках для червяков и универсальных резьбо-
шлифовальных станках.Нарезание цилиндрических червяков на токарных
станках. Архимедовы червяки (ZA) нарезаются резцами
с прямолинейными режущими кромками, расположен¬
ными в осевом сечении червяка (рис. 46) и составляю¬
щими с осью червяка угол,
равный 90 ± ах (ах — угол za	zniпрофиля червяка) (согласно
ГОСТ 19036—73 ах = 20°). При
черновом нарезании одновремен¬
но обрабатываются обе стороны
впадины и при чистовом — по¬
очередно каждая сторона. Для
создания нормальных условий
резания номинальное значение
заднего угла при правом чер¬
вяке назначается для левой
режущей кромки на 5—8° боль- Рис. 46. Схема установки
ше угла подъема витка червяка резцов при нарезании чер¬
на поверхности впадин И ДЛЯ вяков на токарном станке
правой кромки на 5—8° мень¬
ше угла подъема витка на поверхности вершин.
Кроме того, для образования положительного перед¬
него угла резания у правой режущей кромки делается
выкружка. При нарезании левых червяков значения
углов резания для правой и левой кромок резца соот¬
ветственно меняются. Кинематика процесса нарезания
червяков на токарных станках такова же, как и при
нарезании резьб.Конволютные червяки (ZN1 и ZN2) начисто наре¬
заются одним или двумя резцами с прямолинейными
режущими кромками, располагаемыми для червяка
ZN1 в нормальном сечении витка и для червяка ZN2
в нормальном сечении впадины. Углы профиля в нор¬
мальном сечении витка апТ и в нормальном сечении
впадины anS согласно ГОСТ 19036—73 принимаются
одинаковыми, равными 20°. Задние углы резцов на
профилирующих кромках должны быть на 5—8°
больше разности углов подъема винтовой линии на113
делительном цилиндре червяка и цилиндре впадин.
Предварительное нарезание конволютных червяков
ведется одним или последовательно несколькими раз¬
личными по ширине резцами (по схеме нарезания чер¬
вяка ZN1) на полную глубину. Конволютные червяки
типа ZN1 наиболее технологичны для обработки на
токарных станках.Эвольвентные червяки (ZI) начисто нарезаются
двумя резцами, каждый из которых предназначен для
обработки только одной стороны витка. Режущие
кромки резцов прямолинейны, располагаются в пло¬
скостях, касательных к основному цилиндру червяка
диаметром db, и составляют в этих плоскостях угол
основного профиля витка аь = уь с перпендикуляром
к образующим основного цилиндра. (уь — основной
угол подъема винтовой линии червяка.) Для создания
нормальных условий резания величины задних и пе¬
редних углов нижнего резца должны выполняться
так же, как и при нарезании левой стороны впадины
архимедова червяка (рис. 46) с созданием выкру¬
жек вдоль боковой и вершинной режущих кро¬
мок.Для верхнего резца необходимо обратить внимание
на создание достаточного заднего угла не только ,на
боковых режущих кромках, но и на вершинной. Резцы
устанавливают в специальный резцедержатель с помощью
шаблонов. Если имеется возможность производить
чистовую обработку с перестановкой червяка, то наре¬
зание ведут только при помощи одного нижнего резца.
Предварительное нарезание эвольвентных червяков
выполняется так же, как и конволютного ZN1.Фрезерование витков червяков. Фрезерование про¬
изводится на резьбофрезерных, зубофрезерных или
специальных станках для фрезерования червяков.
В качестве инструмента применяются дисковые или
пальцевые фрезы.Дисковые фрезы для предварительного нарезания
червяков всех типов выполняются с трапецеидальным
профилем. Для чистового фрезерования или под шлифо¬
вание витков каждому типоразмеру червяка должна
соответствовать специальная фреза с криволинейными
режущими кромками, профиль которых определяется
специальным расчетом [8]. В случае использования
114
дисковых фрез с прямолинейными режущими кром*
ками и расположением оси фрезы под углом у к оси
червяка, начисто могут фрезероваться только червяки
типа ZK1, у которых образующие винтовых поверх¬
ностей н$ являются прямыми линиями. При значе¬
ниях у < 10° такими фрезами могут обрабатываться
й конволютные червяки невысокой точности.В частном случае расчетом может быть подобрана
дисковая фреза с трапецеидальным профилем для фре¬
зерования эвольвентной винтовой поверхности. Для
этой цели ось фрезы устанавливается параллельно оси
червяка. Пальцевые фрезы используются для фрезеро¬
вание битков крупных червяков, когда отсутствует
возможность использования какого-либо другого ин¬
струмента. Для обработки архимедовых конволютных
и эвольвентных червяков режущие кромки пальцевой
фрезы должны иметь специально рассчитываемую кри*
волинейную форму. Пальцевыми фрезами с прямолиней¬
ными образующими могут фрезероваться только нели¬
нейчатые червяки типа ZK2-Методом фрезерования обрабатываются предвари»
тельно витки червяков с вогнутыми профилями типа
ZT1 и ZT2. В качестве инструмента используется
дисковая фреза с тсрообразной поверхностью. Схема
установки фрезы аналогична схеме установки шлифо¬
вального круга и представлена на рис. 50.Зуботочение обкатными резцами. Этот метод заклю¬
чается в нарезании червяков точением с непрерывной
обкаткой. В качестве инструмента применяется прямо¬
зубое или косозубое эвольвентное режущее колесо
(напоминающее зуборезный долбяк). Между вращением
червяка и резца осуществляется принудительная кине¬
матическая связь. Подача при резании происходит за
счет осевого перемещения заготовки червяка (или суп¬
порта с резцом) с синхронным дополнительным вра¬
щением резца (рис. 47). Нарезание червяков методом
зуботочения может производиться на специальных
станках (модель ЕЗ-10А) или зубофрезерных при на¬
личии тангенциальной подачи суппорта. В зависимости
от геометрии и заточки резца, а также от взаимного
расположения червяка и резца могут обрабатываться
червяки с различной геометрией (архимедовы, кон¬
волютные, эвольвентные).115
Шлифование боковых поверхностей витков чер¬
вяка. Шлифование витков архимедовых, эвольвент-
ных к конволютных червяков производится обычно
дисковыми кругами с криволинейными образующими ре¬
жущей части, получающимися правкой кругов спе¬
циальным устройством. Ось круга при этом составляет
с осью шлифуемого червяка угол у. Шлифование ука¬
занных червяков пониженной точности при у < 10°
(после термической обработки) допускается произво-Рис. 47. Нарезание червя-	конических поверхностенка методом зуботочениядить коническими кругами. Фактически при такой
геометрии шлифовального круга получаются нелиней¬
чатые червяки типа ZK1.Крупномодульные архимедовы и конволютные
червяки (т > 25 мм) шлифуют пальцевыми профиль¬
ными кругами и червяки типа ZK2 — кругами с пря¬
молинейными образующими.Особенностью геометрии эвольвентных червяков
является возможность шлифования их витков кругами
с прямолинейными образующими конических поверх¬
ностей, совпадающими с образующими винтовой по¬
верхности эвольвентного червяка (рис. 48); при такой
схеме шлифования ось круга параллельна оси червяка.На рис. 49 представлена схема шлифования эволь¬
вентного червяка образующей конуса чашечного круга.
Каждая сторона витка шлифуется отдельно при своей
установке круга. При схеме шлифования витков эволь¬
вентного червяка торцевой плоскостью круга каждая
сторона витка шлифуется отдельно. Торцевая плоскость
круга при этой схеме шлифования должна лежать в пло-
116
скости, которая представляет собой боковую сторону
зуба воображаемой рейки, входящей в зацепление
с эвольвентным винтом [8].Червяки с вогнутыми профилями шлифуются ди¬
сковым кругом с радиусными образующими. Схема
установки круга показана на рис. 50. Для обработки
червяков типа ZT2 р = 0,5^ и уи = у.При изготовлении прецизионных червяков после
предварительного их нарезания перед цементациейи закалкой производится первое шлифование витков,
чем обеспечивается минимальный и равномерный при¬
пуск на последующие операции. После термической
обработки производят несколько шлифовальных опера¬
ций с промежуточным восстановлением технологичес¬
ких баз и снятием остаточных напряжений путем вы¬
держки червяка в течение нескольких часов в нагретой
масляной ванне. Окончательное шлифование выпол¬
няется в термоконстантных условиях на прецизионном
оборудовании.Притирка и полирование червяков. Для уменьшения
шероховатости поверхности витков производится при¬
тирка и полирование червяков. Притирка осущест¬
вляется на специальных или универсальных токарных
станках. В качестве притира используется чугунное или
текстолитовое червячное колесо, устанавливаемое на
ось, закрепленную в суппорте станка, и вводимое в за¬
цепление с вращающимся червяком. Для обработки вит¬
ков по всей длине червяка суппорт должен совершать
возвратно-поступательное движение вдоль червяка.
Притир слегка притормаживается специальным уст¬Рис. 49. Схема шлифова¬
ния эвольвентного червя¬
ка чашечными кругамичашечными кругамиРис. 50. Схема
шлифования чер¬
вяков с вогнутыми
профилями117
ройством, а в зону зацепления подается абразивная
смесь, в состав которой входит электрокорунд зерни¬
стостью 5—32 (4%), крокус (4%), парафин (2%) и ма¬
шинное масло (90%). Съем металла при притирке не
должен превышать 0,01—0,02 мм. Длительность обра¬
ботки 2—5 мин. Процесс притирки не должен приме¬
няться для исправления погрешностей профиля и шага
червяков.Витки червяков сильно нагруженных передач
подвергаются полированию для достижения минималь¬
ной высоты неровности (10—12-й класс шероховатости
по ГОСТ 2789—73). Полирование производится быстро
вращающимся войлочным или фетровым кругом, шар¬
жированным полировочной пастой. Войлочный круг
принудительно перемещается по винтовой канавке
медленно вращающегося червяка. Финишное полиро¬
вание производится матерчатым кругом с полировоч¬
ной пастой.20.	Изготовление червячных колесОбработка червячных колес до операции зубонареза-
ния не обладает какой-либо принципиальной специ¬
фикой по сравнению с обработкой обычных круглых
деталей подобного класса. Можно отметить только одну
особенность чистовой токарной обработки, связанной
с профилированием торообразной поверхности вершин
зубьев, которая у колес малых размеров производится
фасонными резцами и у колес больших размеров с по¬
мощью копировальных устройств. Положение этой
поверхности обычно базируется от одного из опорных
торцев колеса и контролируется специальными ша¬
блонами. В зависимости от технологии зубообработки
колес и способа контроля размеров зубьев может на¬
значаться технологический допуск на диаметр вершин,
уменьшенный по сравнению с данными чертежа.Используются два способа нарезаний зубьев червяч¬
ных колес на зубофрезерных станках: 1) червячными
фрезами при радиальной или осевой подаче инстру¬
мента и 2) резцами-летучками или многозубыми рез¬
цами при осевой подаче. В том и другом способе режу¬
щие кромки инструмента должны воспроизводить в про¬
странстве поверхность производящего червяка, нахо-
118
дящегося в зацеплении с нарезаемым червячным коле¬
сом при том же межосевом расстоянии, что и с рабочим
червяком.Отличие номинального инструментального произ¬
водящего червяка от рабочего заключается в увеличе¬
нии (на удвоенную величину радиального зазора) диа¬
метра вершин и гарантированного бокового зазора тол¬
щины витков. Кроме того, инструментальный червяк
должен иметь закругление витков у вершин для обра¬
зования переходных кривых у основания зубьев наре¬
заемого червячного колеса.При нарезании колес червячными фрезами предпо¬
чтительным является метод осевой подачи, так как ме-Рис. 51. Червячная фреза для нарезания червячных ко¬
лестод радиальной подачи не обеспечивает полной обра¬
ботки поверхностей зубьев и в то же время может приве¬
сти к излишнему срезанию участков рабочих поверх¬
ностей последних. При радиальной подаче боковые
поверхности зубьев обычно приобретают огранку с чи¬
слом граней, равным числу режущих зубьев фрезы на
длине нормального шага червяка. Это особенно ощу¬
щается при W7 < 12, так как в этом случае число режу¬
щих зубьев фрезы, формирующих боковую поверхность
каждого зуба колеса, обычно не превышает пяти.В передаче с червячными колесами, нарезанными при
радиальной подаче, практически бывает невозможно
обеспечить требуемую точность по нормам контакта.
Такие передачи требуют длительной приработки, не
способны нести номинальную расчетную нагрузку,
склонны к заеданию.Внешний вид червячной фрезы для работы методом
радиальной подачи показан на рис. 51, а. Кроме вне¬
сения погрешностей в геометрию нарезаемых колес,119
такие фрезы имеют неравномерную загрузку режущих
кромок. Средние по длине фрезы зубья быстро приту¬
пляются, фреза требует частых переточек. Переточка
ведется по передним граням и связана с уменьшением
по мере переточки диаметра фрезы и номинальной
толщины витков. По этой причине для фрез такого типа
допускается небольшое число переточек, что сущест¬
венно ограничивает долговечность инструмента.При осевой подаче фрез, также имеющих небольшое
число режущих зубьев на длине нормального шага,
огранка боковых поверхностей зубьев колес зависит
от осевой подачи фрезы на оборот колеса и обычно.пра¬
ктически не ощутима. Это объясняется тем, что креме
процесса обката боковых поверхностей зубьев при вра¬
щении червячной фрезы, происходит обкат этих по¬
верхностей также за счет осевого перемещения фрезы.
Для разгрузки режущих зубьев, которые при осевой
подаче первыми начинают врезаться в колесо, забор¬
ная часть фрезы выполняется конической (рис. 51, б). За
заборной частью следует цилиндрический участок,
зубья которого формируют начисто поверхности зубьев
колес. Фрезы с заборным конусом обладают повышен¬
ными стойкостью и долговечностью. Для увеличения
стойкости чистового инструмента в серийном производ¬
стве нарезание колес производят предварительно фре¬
зами с утоненными витками методом радиальной подачи
и начисто фрезами с осевой подачей. Вместе с тем, всем
червячным фрезам, предназначенным для нарезания
червячных колес с любой геометрией червяка, обычно
свойственны погрешности, возникающие при заты-
ловке зубьев; Исключить эти погрешности трудно
особенно при углах подъема винтовой линии у >10°,
поэтому рекомендуется в качестве отделочной операции
применять шевингование колес червячными шеверами.Червячный шевер представляет собой червяк, гео¬
метрия поверхностей которого полностью совпадает
с геометрией поверхностей витков рабочего червяка.
Режущие свойства шевер приобретает за .счет большого
числа мелких радиальных канавок, имеющихся на
поверхности витков. Канавки долбятся на предвари¬
тельно нарезанном червяке и каждая из них имеет
форму, при которой на поверхности образуется режущая
кромка, передняя и задняя грани. Такой червяк под¬120
вергается термической обработке и шлифованию, в ре¬
зультате чего вдоль режущих кромок образуются узкие
(0,1—0,5 мм) незатылованные ленточки. Обычно шевер
шлифуют на том же станке и теми же методами, что и
рабочий червяк.Под шевингование зубья колеса нарезают на пол¬
ную глубину фрезами с утоненными витками. Шевин¬
гование можно производить радиальной подачей на
зуборезном станке до достижения номинального
межосевого расстояния, при этом принудительная ки¬
нематическая связь между вращениями шевера и ко¬леса исключается. Колесо должно свободно вращаться
на своей оси и приводиться во вращение самим ше-
вером, как червяком. При шевинговании с осевой по¬
дачей на станке устанавливается номинальное рассея¬
ние между осями шевера и колеса и также устра¬
няется принудительная кинематическая связь враще¬
ний последних.Если нарезание зубьев колеса из бронзы или чугуна
обычно производят червячными фрезами без охлаждения
инструмента, то шевингование можно выполнять с
охлаждением инструмента эмульсией. Иногда в прак¬
тике нарезания колес для точных передач используют
весьма дорогой инструмент, представляющий собой
фрезу для осевой подачи, непосредственно переходя¬
щую в шевер и даже в притир. Припуск на толщину
зубьев червячного колеса под чистовое нарезание
червячными фрезами принимают 0,1т и под шевинго¬
вание 0,03т.При изготовлении особо крупных червячных пере¬
дач, а также в индивидуальном и мелкосерийном про¬
изводствах, когда отсутствует целесообразность изго¬
товления червячных фрез и шеверов для нарезания чер¬
вячных колес, могут использоваться летучие резцы
(рис. 52) или при многозаходных червяках резцовые
головки (рис. 53). В этом случае для полного формиро¬АРис. 52. Оправка с летучим резцом121
вания боковых поверхностей зубьев можно исполь¬
зовать только осевую подачу инструмента с его переме¬
щением от начала до полного окончания резания. Сле¬
довательно, необходимо иметь такую длину оправки,
в которую устанавливается резец, чтобы обеспечить
требуемую длину протягивания резца. Форма и поло¬
жение режущих кромок резцов должны соответствовать
положению и форме образующих винтовой поверхно¬
сти червяка, зацепляющегося с нарезаемым колесом.Так, при архимедовых червяках (ZA) режущие кромки
резца располагаются в осевой плоскости оправки
резца, при конволютных червяках в плоскости,
нормальной к витку или впадине. Нарезание начисто
обеих сторон зубьев колес для конволютных червяков
типа ZN1 и для эвольвентных червяков должно произ¬
водиться двумя различными резцами или одним резцом
последовательно каждой стороны зуба с поворотом на¬
резаемого колеса. Во избежание задиров на режу¬
щих кромках резцов необходимо обеспечить заведомо
увеличенные задние углы резания, используя те же
соображения, которые были изложены при рассмотре¬
нии конструкции токарных резцов для нарезания чер¬
вяков. Величина осевых подач резцов устанавливается
существенно меньшей, чем при резании фрезой. Чер¬
вячные колеса крупных модулей последовательно об¬
рабатываются несколькими резцами (рис. 54).При нарезании колес для многозаходных червяков
(гг > 2) и когда число зубьев колеса некратно числу
заходов, одним резцом сразу нарезаются все зубья;
при этом резец как бы переходит из захода в заход.
В этом случае для облегчения работы резца осевуюРис. 53. Трехзубый резец	Рис. 54. Схема на¬резания червячных
колес четырьмя рез¬
цами122
подачу необходимо уменьшить в гх раз. При гъ крат
ном числу зубьев колеса, сначала нарезаются зубья,
работающие с одним витком, затем осуществляется
перевод резца в положение, при котором будут наре¬
заться зубья, работающие со вторым витком и т. д.
Операция перевода резца из захода в заход может
осуществиться несколькими способами: расцеплением
гитары деления станка; при помощи делительного уст¬
ройства, содержащегося в суппорте крупных зубофре¬
зерных станков, а также перестановкой резца в другие
гнезда, выполненные в оправке. Иногда при нарезании
колес Для многозаходных червяков используются рез¬
цовые Золовки (см. рис. 53), включающие число резцов,
равное числу заходов червяка.V. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГЛОБОИДНЫХ
ПЕРЕДАЧ
21.	Технологические особенности геометрии
Глобоидных передачГлобоидная передача является разновидностью чер¬
вячных, но по геометрии и характеру зацепления су¬
щественно отличается от обычных червячных передач
с цилиндрическим червяком. Это отличие накладывает
особую специфику на технологию изготовления гло¬
боидных червякоб и колес.Если зацепление цилиндрического червяка и червяч¬
ного колеса-в средней плоскости колеса представляет
реечное зацепление, то в глобоидной передаче оно напо¬
минает сопряжение винта и гайки. В связи с этим про¬
цесс образования элементов зацепления глобоидной
передачи требует наличия инструмента, который при
нарезании червяка имитирует червячное колесо, а при
нарезании колеса — червяк.Глобоидная передача, у которой в торцевой плоско¬
сти колеса одновременно контактируют витки червяка
и все охватываемые червяком зубья колеса, называется
классической и практически применяется редко.
Для силовых передач используются модифицирован¬
ные червяки, у которых шаги определенным образом123
изменяются по их длине, в результате чего увеличи¬
ваются зона контакта на поверхности зубьев колеса и
суммарная длина контактных линий. Этим улучшаются
условия смазки, повышается к. п. д. и увеличивается
нагрузочная способность передачи.В зависимости от требуемой твердости поверхности
витков червяка применяются различные технологи¬
ческие схемы его изготовления. Как показала практика
эксплуатации силовых глобоидных передач, наилучшими
свойствами обладают передачи, составленные из чер¬
вяка, подвергнутого улучшению с твердостью поверхно¬
сти витков HRC 30—39, и колеса из оловянистой
бронзы.Такая пара относительно легко обрабатывается,
обладает быстрой прирабатываемостью при обкатке
в процессе начального периода эксплуатации. Хотя
при наличии специального оборудования и инстру¬
мента изготовление глобоидных передач доступно
любому машиностроительному предприятию, полу¬
чению качественного зацепления каждого типоразмера
передач сопутствует проведение подналадок, связанных
е изменением размеров и параметров установки инстру¬
мента. Все работы по отладке изготовления глобоид¬
ных передач требуют высокой квалификации и специ¬
ализации рабочих и наладчиков, которые могут быть
достигнуты ознакомлением с опытом проведения ана¬
логичных работ на специализированных предприятиях.
На ряде заводов в настоящее время освоено крупно¬
серийное производство нескольких типов глобоидных
редукторов общего назначения, широко используемых
в лифтах высотных зданий, в угольной, химической и
других отраслях машиностроения.22.	Изготовление глобоидных червяковПринцип нарезания витков глобоидных червяков —
обратный принципу нарезания зубчатых колес на зу¬
бофрезерных станках: заготовка нарезаемого червяка
закрепляется в суппорте станка, а на стол ставится
резцовая, фрезерная или шлифовальная головка. Этот
принцип определяет no-существу схему всего техно¬
логического процесса изготовления червяков. Образо¬
вание поверхностей витков червяка резанием должно124
осуществляться инструментом, режущие кромки кото¬
рого совпадают с профилем зуба червячного колеса
в средней плоскости последнего. Этот профиль может
быть криволинейным или прямолинейным. Согласно
ГОСТ 17696—72, используются прямолинейные про¬
фили, которые касательны к профильной окружности Dp
червячного колеса, поэтому при нарезании червяка
с геометрией, соответствующей указанному стандарту,
прямолинейные режущие кромки
инструмента должны быть каса¬
тельны профильной окружно¬
сти Dp.На рис. 55 представлена схема
резцовой головки с набором рез¬
цов для обработки обеих сторон
витков червяка. Как видно, пла-
тики головки, к которым прижи¬
маются резцы, направлены по
Касательной к окружности Dpy в
связи с чем существенно упро¬
щается установка резцов.Так как относительное поло¬
жение резцовой головки и наре¬
заемого червяка должно быть стро¬
го определенным, у заготовки червяка создаются окруж¬
ные О и торцевые Т базы, от которых при помощи спе¬
циальных шаблонов устанавливается положение резцо¬
вой головки. Предварительное нарезание червяков
может производиться на полную глубину многорез¬
цовой головки, имеющей резцы с тремя режущими
кромками.При массовом или крупносерийном производстве
глобоидных червяков модулем до 5 мм находят приме¬
нение многозубые резцы (типа долбяков) и дисковые
протяжки [8]. При чистовом резании обрабатываются
только боковые стороны витков и для обеспечения
шероховатости поверхности не более Ra = 0,32 мкм
(8-й класс) применяют резцы с полированными перед¬
ней и задней гранью при твердости HRC 63—68.
Скорость резания не должна превышать 2 м/с; при этом
используется специальная охлаждающая жидкость,
в состав которой входят олеиновое и касторовое масла,
а также мыло.Рис. 55. Схема резцо¬
вой головки для наре¬
зания глобоидного чер¬
вяка125
Критерием нормального протекания процесса реза¬
ния является отделение от резца завивающейся непре¬
рывной стружки по всей ширине резания. Произво¬
дится раздельная обработка каждой стороны витка,
при этом используется круговая подача резцовой го¬
ловки. Перед чистовыми проходами непосредственно н$
станке производится вручную правка режущих кромок
мелкозернистыми абразивными брусками. Глобоидныц
червяк имеет переменный по длине угол подъема винто¬
вой линии. Эта особенность геометрии существенно за¬
трудняет использование для обработки витков методов
фрезерования и шлифования. При изготовлении круп¬
ных червяков в качестве предварительной обработки
поверхностей витков применяют фрезерование пальце-
еыми,-фрезами. Для этой цели на стол станка устанав¬
ливается специальная фрезерная головка. Аналогичная
головка используется и для шлифования червяков и
червячных шеверов, применяемых при чистовой обра¬
ботке глобоидных червячных колес, однако в этом слу¬
чае пальцевый круг подвергается специальной заправке.
Для тех же целей могут использоваться дисковые круги
со специальной заправкой и с применением шлифоваль¬
ной головки, имеющей устройство для изменения в про¬
цессе каждого прохода угла наклона оси шлифоваль¬
ного круга. Указанные способы шлифования глобоид¬
ных червяков сложны и их применение с использова¬
нием закаленных червяков целесообразно в весьма
ограниченных случаях.Введение в геометрию червяка модификации и за¬
валов на входе витка червяка в зацепление при нареза¬
нии -резцовыми головками может осуществляться не¬
сколькими способами:1)	формированием боковой поверхности витка чер¬
вяка из нескольких участков, нарезанных одной и той
же головкой, но с различным расположением червяка
по отношению к оси головки и расположением режущих
кромок в расчетной плоскости глобоидного червяка
(проходящей через ось последнего);2)	изменением радиуса головки с одновременным
изменением передаточного отношения гитары деления
станка (настройкой ее на фиктивное число зубьев
£ф > z2) ПРИ расположении режущих кромок резцов
в расчетной плоскости;126
3)	смещением плоскости режущих кромок резцов от
расчетной плоскости;4)	комбинацией первых трех способов.Вопрос о выборе того или иного способа и расчета
соответствующих наладок подробно освещен в работе [1].На концах витков слесарным способом с при¬
менением шаблонов формируются скосы, параметры
которых назначаются в соответствии с ГОСТ 17696—72.
После нарезания витков червяк подвергается чистовой
токарной обработке с образованием шеек под подшип¬
ники качения и концов вала. При этом на червяке дол¬
жна сохраниться торцевая опорная база, использован¬
ная при нарезании витков (или создается новая база),
так как от этой базы должна выполняться установка
по шаблону в осевом направлении червяка при сборке
передачи.Для нарезания глобоидных червяков используются
специальные станки моделей ЕЗ-42, E3-43; ЕЗ-44;
ЕЗ-57, обладающие повышенной жесткостью станин,
суппорта и деталей кинематической цепи. Эти станки
имеют круговую подачу и точные шкалы перемещений
стойки, суппорта и осевое перемещение шпинделя
суппорта.23.	Изготовление глобоидных червячных колесУказанные выше сложности шлифования глобоидных
передач, а следовательно, шлифования глобоидных
фрез и шеверов делают в большинстве случаев предпо*
чтительным применение для на¬
резания колес оправок с набором
летучих резцов или гребенок, ре¬
жущие кромки которых совпадают
по форме и расположению с про¬
филями витков червяка в расчет¬
ной плоскости.На рис. 56 показана схема
простейшей оправки с двумя рез¬
цами, режущие кромки которых
расположены в средней плоскости
колеса и направлены по касатель¬
ной к профильной окружности Dp.Боковые поверхности зубьев* чер¬Рис. 56. Схема двух-
резцовой оправки для
нарезания червячного
колеса
вячного колеса, обработанные таким инструментом,
оказываются сформированными не полностью и ста¬
новятся сопряженными червяку только после при¬
работки. При однозаходных червяках и числе зубьев
колес z2 > 30 приработка не вызывает затруднений,
однако при двух и более заходных червяках остается
слишком большой припуск на приработку. В этом
случае целесообразно использование оправок с 3—4
резцами или сплошными гребенками. Расчет парамет¬
ров резцовой головки подробно рассмотрен в ра¬
боте [1].При производстве глобоидных передач большими
сериями может быть оправдано изготовление глобоид¬
ных червячных фрез и шеверов. Установка резцовых
оправок, фрез или шеверов при нарезании червячных
колес производится с применением специальных ша¬
блонов.24.	Сборка глобоидной передачиУстановка червяка и червячного колеса в корпус
передачи и правильное их взаимное положение произ¬
водится с использованием системы шаблонов, анало-Рис. 57. Правильная форма огибающей зоны на
зубьях червячного колесагичных по конструкциям, применяемым при установке
червяка и колеса в процессе их нарезания. После сборки
и необходимых проверок в соответствии с требованиями
чертежа проводят прикатку каждой передачи со сту¬
пенчатым нагружением. В процессе при катки контро¬
лируется температура масла и к. п. д. передачи. После
заданного периода прикатки осмотром проверяется
форма и положение зоны контакта на зубьях колеса,
а также протяженность и расположение зоны на витках
червяка. Правильная форма огибающей зоны поверх¬
ности зуба червячного колеса показана на рис. 57. На
этой зоне должны отсутствовать следы задиров и риски
глубиной более 0,03—0,05 мм.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1Твердость зубчатых колесТвердостью называют свойство материала оказывать сопротивление
проникновению в него другого (более твердого) тела.Величина твердости и ее размерность для одного и того же мате¬
риала зависят от применяемого метода испытания. Величины, ха¬
рактеризующие твердость материала, находятся в очень сложной
зависимости от их физических свойств. Однако благодаря своей до¬
ступности быстрого и дешевого измерения твердость является неза¬
менимым показателем для сравнительной оценки механических и тех¬
нологических свойств материала, например при определении обра¬
батываемости металла режущими инструментами и оценке качества
термической обработки. Контроль твердости зубьев, сердцевины,
ступицы и других частей и участков зубчатого колеса необходим
для управления качеством зубчатых колес, обеспечения их надеж¬
ности и долговечности. Непосредственный контроль твердости рабо¬
чих поверхностей зубьев возможен только на малогабаритных коле¬
сах, вмещаемых на приборе. В большинстве случаев место испытания
твердости указывается на чертеже зубчатого колеса.Интервалы твердости, внутри которых пользуются тем или
иным прибором, указаны в табл. I.Соотношение чисел твердости, определенных различными мето¬
дами, указано в табл. II.I. Интервалы твердости, внутри которых рекомендуется пользоваться
приборами Бринелля, Роквелла и ВиккерсаПриборОбозначе¬
ние твер¬
достиНаконеч¬никНагруз¬
ка, кгсИнтервалытвердостиПрименениеБринелльНВШарик
0 10 мм30001000500От НВ 100
до НВ 430Для крупных зубча¬
тых колес и валов.
Является хорошим по¬
казателем прочности
стальных заготовокШарик
0 5 мм750250125РоквеллHRCАлмазныйконус150От HRC 20
до HRC 68Для испытания твер¬
дости сердцевины и
слоев, толщиной бо¬
лее 0,5 ммHRA60От HRA 62
до HRA 85Для испытания твер¬
дости тонких твердых
материаловHRBШарик100До HRB 99,
что соответ¬
ствует
HV 225Для мягких материа¬
лов129
ПриборОбозначе¬
ние твер¬
достиНаконеч¬никНагруз¬
ка, кгсИнтервалытвердостиПрименениечHR30-N30ОтHR30-N 40
ДоHR30-N 83Для испытания твер¬
дости тонких слоев<=2АлмазныйИаоа,Он(DсHR15-Nконус15ОтHR15-N 72ДОHR15-N 93Для испытания твер¬
дости мелких шестерен
на поверхности зубьевиHRZ0-TШарик30Для мягкихДля испытания твер¬
дости мелких деталей
из мягкого материалаНRib-Т15материаловВиккерсHVАлмазнаяпирамидаоto1СОДля любых
интервалов
твердостиПреимущественно
для испытания деталей
с тонким слоем азоти¬
рованияII. Таблица перевода значений твердостиБринелльРоквеллВик¬керсБринелльРоквеллВик¬керсДиа¬метрДиа¬метрHVотпе¬
чатка
d,Q ммНВHRCHRAHVотпе¬
чатка
(Ig, ммНВНРСHRA678510213,044044372427		66	9793,0639342—413	65849403,123834171401	649023,183684071383	—63838673,2235939703722,4463262 .	8323,2635038693612,4662161828003,3034037693512,4861160	7733,3632936683372,5159759817413,4032135683282,5458258807043,4431334673192,5756957—6823,4830633673112,6055556796533,5429532—2992,6453855—6263,5828831662922,6653054786103,6228230662852,6852253—5943,6627529—2762,7250752—5703,7226628652682,7549551765563,7626027—2622,7948150—5353,8025526642562,8247049765213,8624625632472,8546148755093,9024124632422,3044447744843,9623423622342,93435464694,0022922622292,963,00426415454473734574424,062222161222130
Число твердости по Бринеллю примерно в три раза больше,
чем предел прочности. Если, например, НВ 300, то прочность этого
сплава примерно равна 100 кгс/мм2. Этот пересчет ориентировоч¬
ный и неприменим для хрупких материалов.При определении твердости по Бринеллю или по Виккерсу
мерой твердости служит отношение нагрузки к поверхности шарового
или пирамидального отпечатка. Поэтому твердости может быть при¬
писана размерность (как прочности) кгс/мма. Учитывая однако
неравномерное распределение напряжений по поверхности вдавли¬
вания, твердости не дают указанной размерности, а считают как
технологическую пробу, косвенно характеризующую прочность.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2Шероховатость поверхностиПри обработке металлов резанием режущий инструмент оставляет
на обработанной поверхности следы в виде неровностей, идущих как
в направлении главного рабочего движения, осуществляющего реза¬
ние, так и в направлении подачи. Форма, размеры и расположение
неровностей зависят от применяемого способа обработки, процесса
образования стружки, режимных условий обработки, вибраций,
возникающих при резании, свойств обрабатываемого материала
и других технологических факторов. Совокупность неровностей
с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности
детали, называют шероховатостью. Шероховатость поверхности
определяется на так называемой базовой длине, используемой для
выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверх¬
ности, и для количественного определения ее параметров. В основу
системы определения числовых значений шероховатости поверхности
по ГОСТ 2789—73 положена система средней линии, геометрически
совпадающей с номинальным профилем. Для цилиндра вдоль его
образующей эта линия будет прямая, а по его направляющей —
дуга окружности, для эвольвентной поверхности — эвольвента и
т. п. Таким образом, отклонения от средней линии можно рассмат¬
ривать как отклонения от заданного профиля. Количественная
оценка шероховатости производится по одному из двух критериев,
установленных ГОСТ 2789—73. Этими критериями являются сред¬
нее арифметическое отклонение профиля Ra и высота неровностей
профиля по десяти точкам Rz.Требования к шероховатости поверхности зубьев указывают
в рабочих чертежах зубчатых колес в зависимости от эксплуатацион¬
ных показателей поверхности.	>При очень тщательном шевинговании или шлифовании можно
достигнуть шероховатости рабочих поверхностей зубьев в пределах
Ra = 0,25 -г- 0,50 мкм. Прецизионные зубчатые колеса имеют в
среднем шероховатость Ra = 0,80 мкм. Зубчатые колеса общего
машиностроения, не требующие высокой точности изготовления,
имеют шероховатость от Rz = 25 мкм до /?а = 1,6 мкм.Классы шероховатости поверхности и соответствующие им
предпочтительные числовые значения параметров шероховатости
Ra и Rz указаны в табл. III.III. Классы шероховатости поверхности и соответствующие им значения
параметров шероховатостиКлассышерохова¬тостиПараметры шероховатости, мкмRaRz380; 63; 50; 404—40; 32; 25; 205—20; 16; 12,5; 10,062,5; 2,0; 1,2571,25; 1,00; 0,63—80,63; 0,50; 0,32—90,32; 0,25; 0,160—100,160; 0.125; 0,080—132
Список литературы1.	Журдвдер Д. Технология изготовления глобоидных пе¬
редач. М., «Машиностроение», 1965. 152 с.2.	Калашников С. Н., Калашников А. С. Контроль произ¬
водства конических зубчатых колес. М., «Машиностроение», 1976.
174 с,3.	Кулаков Ю. М., Хрульков В. А., Дунин-Барковский И. В.Предотвращение дефектов при шлифовании. М., «Машиностроение»,1975.	144 с.4.	Мдргулис Д. К. Сборные фрезы для скоростного чернового
зубофрезерования. — В кн.: «Прогрессивные методы производства
зубчатых колес и их технологичность». М., Машгиз, 1962, с. 240—
262.5.	Методические указания по внедрению ГОСТ 1643—72
«Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски». М., Изд-во стан¬
дартов, 1975. 112 с.6.	Общемащиностроительные нормативы режимов резания
для технического нормирования работ на металлорежущих стан¬
ках. Ч. II, М., «Машиностроение», 1974. 96 с.7.	Писманик К. М., Кедр и некий В. Н. Расчет и примеры на¬
ладок станков для нарезания конических колес с круговыми зубья¬
ми. М.—Л., Машгиз, 1962. 112 с.8.	Производство зубчатых колес. Справочник. М., «Машино¬
строение», 1975. 728 с.9.	Технический прогресс на ЗИЛе. М., «Машиностроение»,1976.	286 с.10.	Халебский Н. Т. Проверка на срезание зубьев при зубо¬
долблении колес внутреннего зацепления. — «Станки и инстру¬
мент», 19^2, № 1, с. 16.11.	Цвис Ю. В., Бугаков 3. М. Острозаточенные червячные
фрезы. — «Станки и инструмент», 1959, № 10, с. 29—30.12.	Якимов А. В. Оптимизация процесса шлифования, М.,
«Машиностроение», 1975. 176 с.13.	Dadley D. W. Gear handbook, N. Y., 1962.
ОглавлениеПредисловие	,I. Общие сведения о технологии изготовления зубчатых
колес		...1.	Технологическая классификация деталей2.	Материалы'	3.	Заготовки для зубчатых колес 	4.	Термическая и химико-термическая обработка .II. Изготовление цилиндрических зубчатых колес5.	Требования к технологии изготовления , , ,6.	Зубонарезание дисковыми фасонными фрезатА ,7.	Зубонарезание червячными фрезами8.	Зубодолбление . . , ,9.	Зубодолбление по методу копирования10.	Зуботочение , .11.	Зубошевингование12.	Зубошлифование13.	ЗубохонингованиеIII.	Изготовление конических зубчатых колес		 ,14.	Требования к технологии изготовления зубчатый
колес . ^ , 	15.	Нарезание конических зубчатых коле? . , к ,16.	Термическая обработка и отделка конических Зуб¬
чатых колес ,17.	Контроль конических зубчатых колес .IV.	Изготовление цилиндрически* червячных цередач 3 f f18.	Технологйческие особенности геометрии червяч¬
ных передав , . 	19.	Изготовление цилиндрических червяков20.	Изготовление червячных колесV. Изготовление глобоидных передач	 . . ,21.	Технологические особенности геометрии глобоид¬
ных передач ....22.	Изготовление глобоидных червяков ....23.	Изготовление глобоидных червячных колес24.	Сборка глобоидной передачиПриложения . .Список литературы
БИБЛИОТЕЧКА ЗУБОРЕЗА(третье издание)ПЕРЕЧЕНЬ ВЫПУСКОВВыпуск 1Клебанов Б. М., Гинзбург А. Е. Зубчатые пере¬
дачи в машиностроенииВыпуск 2Вейц В. JI.f Волженская А. М., Колчин Н. И. Гео¬
метрия зацепления зубчатых передачВыпуск 3Гинзбург Е. Г., Халебский Н. Т. Производство
вубчатых колесВыпуск 4Тайц Б. А., Марков Н. Н. Точность и контроль
вубчатых передачВыпуск 5Шавлюга Н. И. Расчет и примеры наладок зубо¬
фрезерных и зубодолбежных станковВыпуск 6Хлебалин Н* Ф,. Нарезание конических зубчатых
колес
ИБ Nb 721Евгений Григорьевич Гинзбург,Наум Тевелевич ХалебскийПРОИЗВОДСТВОЗУБЧАТЫХКОЛЕС(Библиотечка зубореза, выпуск 3)Редактор издательства Н. 3. Симоновский
Технический редактор В. Ф. Костина
Обложка В. Э. Нефедовича
Корректор 3. С. РомановаСдано в набор 26.10.77. Подписано к печати 18.05.78. М 23328.
Формат 84 X Ю8‘/з2. Бумага типографская № 3.Прив. печ. л. 7,14. Уч.-изд. л. 7,15. Тираж 17000 экз. Зак. № 1130.
Литературная гарнитура. Высокая печать.Цена 25 коп»Ленинградское отделение издательства «Машиностроение»
191065, Ленинград, Д-65, ул. Дзержинского, 10Набрано в Ленинградской типографии №6 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговле
193144, Ленинград, С-144, ул, Моисеенко, 10Сматрицировано и отпечатано в ордена Трудового Красного
Знамени Ленинградской типографии № 2 имени Евгении
Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном
комитете Совета Министров СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли. 198052. Ленинград* Л-52,
Измайловский проспект, 29