/
Author: Гинзбург Е.Г. Шаманин А.В.
Tags: инженерия машиностроение детали машин библиотечка зубореза-новатора
Year: 1958
Text
0>.&ЗинздуЬг,
аланин
ТИПОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
БИБЛИОТЕЧКА ЗУ БОРЕЗА-НОВАТОРА
'^4/ПУС^'1'
&З^ЗинзЗиЬ1', JLJ5. Шаманин
ТИПОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Под общей редакцией профессора
д-ра техн, наук Н. И. КОЛЧИН А
МАШ ГИЗ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1958 ЛЕНИНГРАД
В серии брошюр „Библиотечка зубореза-новатора" в доста-
точно популярной форме, в систематизированном виде, изло-
жены основные вопросы из области зуборезного производства.
Полный перечень брошюр публикуется в конце каждого
выпуска.
В настоящей брошюре рассматриваются типовые схемы
технологических процессов цилиндрических и конических зуб-
чатых колес, червяков и червячных колес, а также дается
обзор типовых конс!рукций приспособлений и зуборезных
инструментов.
Библиотечка рассчитана на квалифицированных рабочих—
зуборезов, наладчиков зуборезных станков, а также мастеров^
и технологов зуборезного производства.
Редко лл е г и я:
лроф. И. И, Крлчин, (председатель), канд. техн. наук^И, Ю.^Турецкий
и доц. канд. техн, наук Н. И. Шавлюга
Рецензент инж. Л. С. Лейтус
Редактор выпуска И. Ю. Турецкий
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ МАШГИЗА
Главный редактор С. А. Большаков
ВВЕДЕНИЕ
Современный уровень развития техники во всех отраслях про-
мышленности, транспорта, авиации, приборостроения и т. д. харак-
теризуется значительным ростом удельного объема различного вида
механических передач. Неотъемлемой частью этих передач являются
зубчатые колеса. Ежедневно на заводах нашей страны изгото-
вляются многие тысячи разнообразных зубчатых колес, начиная от
еле заметных невооруженным глазом шестерен до гигантских зуб-
чатых венцов для турбин и шагающих экскаваторов.
Особо большими потребителями зубчатых колес являются стан-
костроительная и автотракторная промышленности, значительный
рост которых предусмотрен директивами XX съезда КПСС. С 1960 г.
на заводах только этих отраслей должно производиться ежедневно
от 100 до 120 тыс. зубчатых колес.
Вместе с тем зубчатые колеса имеют определенную специфику
производства, вытекающую из условий их работы и методов наре-
зания зубьев.
Благодаря этой специфике предъявляются особые требования
к технологическому процессу изготовления зубчатых колес.
Богатый опыт отечественных заводов, а также ряда зарубежных
стран позволяет сделать определенные обобщения и свести различ-
ные технологические процессы изготовления зубчатых колес к ряду
типовых технологических процессов, на основе которых может быть
определена и разработана технология полной обработки того или
иного зубчатого колеса.
Конфигурация зубчатого колеса является основным определяю-
щим фактором, влияющим на выбор технологического процесса.
На фиг. 1 приведен ряд примеров конструктивного оформления
различного вида зубчатых колес, включая червяки, секторы и рейки.
При внимательном рассмотрении этих конструкций можно вы-
делить характерные особенности каждого зубчатого колеса и сгруп-
пировать их по определенным признакам — так колеса 1; 2; 3; 4; 6;
1* 3
Фиг. 1. Типовые конструкции зубчатых колес.
4
10; 12; 13; 14; 17; 19; 22; 23; 35 по своему виду относятся к дета-
лям класса «втулки».
Все эти колеса имеют центральное отверстие, концентричное
наружной цилиндрической, конической или глобоидной поверхно-
сти. В одних случаях центральное отверстие является конструктив-
ной базой колеса, в других — технологической базой. В зависимо-
сти от формы центрального отверстия, оно может обрабатываться
различными методами: сверлением и развертыванием на сверлиль-
ных станках, сверлением и растачиванием на токарных или револь-
верных станках, сверлением и протягиванием или сверлением, рас-
тачиванием и шлифованием, или сверлением и продавливанием.
Для обеспечения концентричности поверхностей при обработке
внешней цилиндрической поверхности, за базу, как правило, при-
нимается центральное отверстие. От центрального же отверстия
перпендикулярно его оси производится подрезание или шлифование
торцов. При нарезании зубьев отверстие и торец являются базо-
выми поверхностями.
Зубчатые колеса, относящиеся к классу «втулок», обрабаты-
ваются с применением основных приемов обработки деталей этого
класса.
Зубчатые колеса 7, 8, 9, 16, 21, 24 относятся к деталям класса
«вала» и их обработка включает в себя все основные приемьи обра-
ботки деталей этого класса.
Базой для токарной обработки таких деталей, а в большинстве
случаев и для нарезания зубьев являются центровые отверстия.
В отдельных случаях, при малой жесткости детали или при ее
большой длине, за базу для нарезания принимается или конструк-
тивная база в виде цилиндрической шейки под подшипники, или
специально создаваемая для базирования шейка.
Зубчатые колеса 5, 11, 15 по внешнему виду больше подходят
к классу втулок, однако, вследствие того, что конструктивной базой
является наружная цилиндрическая поверхность, нарезание зубьев
производится не от отверстия, а от этой базы.
Особое место занимают секторы и рейки детали 18 и 20. Сек-
тор— это часть зубчатого венца конечного радиуса; рейка — часть
зубчатого венца бесконечно большого радиуса.
При изготовлении секторов обычно первоначально обрабаты-
вается база — основание и перпендикулярно ей один из торцов, за-
тем сектор обтачивается по дуге на специальном приспособлении,
устанавливаемом на столе карусельного станка или на специаль-
ном копировально-строгальном станке. Нарезание зубьев сектора
5
производится с установкой его на специальную планшайбу с бази-
рованием по основанию и торцу.
Заготовка рейки представляет собой плоскую деталь, к которой
предъявляется требование параллельности базовой плоскости и пло-
скости выступов рейки, а также перпендикулярности одной из боко-
вых сторон базовой плоскости.
Таким образом, по геометрической форме все зубчатые колеса
могут быть разбиты на следующие типовые группы:
а) зубчатые колеса класса «втулки»;
б) зубчатые колеса класса «вала»;
в) зубчатые секторы;
г) зубчатые рейки.
Каждая из выделенных групп имеет свои технологические осо-
бенности изготовления, что облегчает выбор типовых технологиче-
ских процессов, охватывающих значительное число зубчатых колес.
Вместе с тем, различные зубчатые колеса, принадлежащие
к тому или иному классу, могут иметь технологические процессы,
несколько отличающиеся друг от друга по содержанию и последо-
вательности выполнения ряда операций.
Это объясняется влиянием таких элементов конструкции, как:
а) габариты колеса;
б) характер и параметры зацепления;
в) степень точности зацепления;
г) материал колеса;
д) термическая и химико-термическая обработка;
е) положение конструктивных баз;
ж) серийность производства
Выбор того или иного технологического процесса изготовления
зубчатых колес во многом также зависит от специализации произ-
водства. Различные отрасли машиностроения имеют свои типовые,
установившиеся технологические процессы. Так, например, методы
изготовления зубчатых колес в авиационной промышленности суще-
ственно отличаются от методов, применяемых при производстве
зубчатых колес аналогичных размеров для грузоподъемных машин.
Технология производства турбинных зубчатых передач суще-
ственно отличается от технологии производства таких же по разме-
рам передач для прокатных станов и т. д.
Таким образом, условия работы и требования конструкции дан-
ного механизма существенно влияют на технологический процесс
изготовления зубчатого колеса.
В авиационных передачах зубчатые колеса должны при мини-
6
мальных габаритах и весе передавать большие крутящие моменты,
в то же время передача должна обладать особой точностью и на-
дежностью.
Эти требования заставляют авиационные зубчатые колеса
делать из высоколегированных сталей, с применением цемента-
ции и калки.
В силу этого технологический процесс сильно усложняется; вво-
дится предварительное шлифование торцов, шлифование поверхно-
сти зубьев, окончательное шлифование торцов и базового отвер-
стия; в ходе механообработки производится большое количество
проверок, кроме того, вводится целый ряд операций термической
обработки.
Несколько иные требования предъявляются к зубчатым колесам
автомобилей, станков, тракторов. В станкостроительной промыш-
ленности шлифованию зубьев подвергаются только некоторые пары.
В автостроении и тракторостроении зубья шлифуются очень редко,
зато находят широкое применение такие процессы, как шевингова-
ние, притирка зубьев и т. д.
В этих отраслях производства зубчатых колес число поэлемент-
ных проверок меньше, чем при изготовлении авиационных передач,
в то же время особое внимание удаляется комплексным методам
контроля, также производится проверка зацепления на шум.
Зубчатые колеса общего машиностроения и подъемно-транс-
портных машин имеют другую специфику производства. Здесь пре-
обладают колеса, изготовленные из улучшенных сталей, без после-
дующей термообработки готовой детали. Технологический процесс
при этом упрощается, однако требования к точности зубообрабаты-
ваюших станков и инструмента не снижаются. В подъемно-транс-
портных механизмах и в целом ряде других машин такого же типа
в основном применяются зубчатые колеса 8. 9 и 10 степеней точ-
ности, в отдельных случаях — седьмой степени1.
На особом месте по точности стоит изготовление крупных тур-
бинных передач, технологии изготовления которых посвящен
’3-й выпуск библиотечки зубореза-новатора.
В дальнейшем, при рассмотрении технологических процессов
изготовления зубчатых колес будем различать два этапа:
1-й этап включает в себя весь комплекс операций, связанных
з образованием геометрической формы заготовки зубчатого колеса
до нарезания зубьев.
По ГОСТ 1643—56; ГОСТ 1758—56; ГОСТ 3675—56, см. стр. 124
7
2-й этап включает в себя зубонарезание и все последующие
процессы, связанные с отделкой зубьев или восстановлением баз
относительно нарезанного зубчатого венца.
Такое разделение технологического процесса на два этапа пред-
ставляет определенное удобство, так как обработка зубчатых колес
по первому этапу фактически мало чем отличается от обработки
любых деталей класса «вала» или «втулки», в то время, как основ-
ная специфика в изготовлении зубчатых колес как раз и про-
является во втором этапе.
ГЛАВА I
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ цилиндрических
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
L ВЫБОР СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Для выполнения требуемых эксплуатационных свойств передач
с цилиндрическими зубчатыми колесами при их изготовлении
должно быть обеспечено: получение соответствующей кинематиче-
ской точности, плавности зацепления, необходимой величины и по-
ложения зоны прилегания боковых поверхностей, величины и по-
стоянства боковых и радиальных зазоров в передаче, а также соот-
ветствующая чистота боковых поверхностей зубьев. Кинематиче-
ская точность зубчатых колес зависит от точности станка и инстру-
мента, участвующих в зубонарезании, и от точности установки
заготовки в процессе зубонарезания. Правильность установки, или
как ее иногда называют правильность базирования, в свою оче-
редь зависит от правильности заготовки зубчатого колеса, поступаю-
щего на зубонарезание.
При изготовлении зубчатого колеса по первому этапу к техноло-
гическому процессу предъявляются определенные требования, со-
блюдение которых существенно влияет на качество готовых зубча-
тых колес.
К основным требованиям относятся:
а) необходимость обеспечения концентричности цилиндрической
посадочной поверхности и наружных поверхностей;
б) требование обеспечения перпендикулярности посадочной по-
верхности и по крайней мере одного базового торца, а в зубчатых
колесах, нарезаемых пакетом, двух базовых торцов.
При этом также должна быть обеспечена перпендикулярность
посадочной поверхности и конструктивного опорного торца.
Неконцентричность базовой и конструктивной посадочных по-
верхностей и поверхности выступов приводит к неравномерности
радиальных зазоров в зацеплении, а для зубчатых колес, у которых
толщина зуба задается для измерения зубомером, к невозмож-
ности точного замера толщины зубьев.
Неперпендикулярность посадочной поверхности и базового*
торца, как и непараллельность торцев, приведет к искривлению
9
оправки (фиг. 2), на которую устанавливается для нарезания зуб-
чатое колесо, а само зубчатое колесо будет иметь погрешности,
которые выразятся в радиальном биении зубчатого венца и в иска-
Фиг. 2. Изгиб оправки при непа-
раллельное™ торцов заготовки.
жении формы и положения пятна
контакта.
Таким образом, точность зуб-
чатого колеса зависит не только
от самого процесса зубонарезания,
выполняемого во втором этапе
изготовления, но и в значительной
мере от точности заготовки, фор-
мирование которой производится
в первом этапе.
Как было отмечено выше, на
построение технологического про-
цесса изготовления зубчатого ко-
леса влияют многие факторы,
однако основным определяющим —
выбор схемы первого этапа технологического процесса — является
конструкция зубчатого колеса. Так имеет место существенное раз-
личие между схемами технологического процесса изготовления
Вид по стрелке
Фиг. 3. Цилиндрическое зубчатое колесо класса „втулки".
зубчатых колес, принадлежащих к классам «втулки» и «вала». Это
отличие распространяется как на первый, так и на второй этапы
технологического процесса и будет существовать независимо от
друтих конструктивных особенностей зубчатого колеса, а также
типов и видов производства.
На фиг. 3 изображено цилиндрическое прямозубое зубчатое
колесо, принадлежащее к колесам класса «втулки».
Ю
Конструкция колеса отличается следующими особенностями:
а) зубчатое колесо имеет шлицевое отверстие;
б) размеры зуба Н и S заданы для измерения зубомером, что
определяет необходимость точного изготовления наружной поверх-
ности (размеры зуба могут быть также заданы длиной общей нор-
мали при охвате определенного числа_~зубьев);
в) чистота зубьев соответствует \7\7 5 по ГОСТ 2789—51, что
может быть выполнено зубофрезерованием без какой-либо после-
дующей отделки поверхности.
Принадлежность данного зубчатого колеса к деталям класса
«втулки» с учетом особенностей конструкции позволяет выбрать
определенную схему технологического процесса его изготовления.
При выборе схемы обработки зубчатого колеса будем руководство-
ваться следующими соображениями: как правило, за первоначаль-
ную базу обработки колеса должны быть выбраны необработанные
поверхности, которые должны- быть концентричны обрабатываемым
поверхностям, а необрабатываемые торцевые плоскости штамповки
должны быть параллельны обрабатываемым торцевым плоскостям.
От первоначально установленных баз производится первая опе-
рация, которая заключается в сверлении и развертывании централь-
ного отверстия и подрезании с той же установки одного из торцов
ступицы (в данном случае левого).
Цель этой операции — подготовка центрального отверстия под
протягивание шлицев и создание обработанной торцевой базы для
последующей операции.
Вторая операция — протягивание — выполняется от созданной
торцевой базы и сводится к образованию шлицевого профиля отвер-
стия.
Базой для дальнейшей обработки уже будет являться поса-
дочная поверхность шлицев.
Третья операция (или комплекс операций) является заключи-
тельной для первого этапа и сводится к чистовой обработке зубча-
того колеса под нарезание зубьев; выполняется она с базированием
по элементам шлицевого соединения. В этой операции должны
быть особо соблюдены требования к заготовке под нарезание,
изложенные выше и сводящиеся к обеспечению концентричности
наружной поверхности шестерни посадочной поверхности шлицевого
соединения, и перпендикулярности обработанных торцевых плоско-
стей относительно оси шлицевого отверстия.
Четвертая и пятая операции — предварительное и чистовое на-
резания зубьев — выполняются на зубофрезерном станке. Базой для
этой операции является посадочный диаметр шлицевого отверстия
и один из торцов зубчатого венца.
Изображенная на фиг. 4 вал-шестерня относится к другому
классу зубчатых колес — к цилиндрическим зубчатым колесам
класса «вала» и представляет наиболее типовую конструкцию
подобных колес. Конструкция шестерни имеет следующие особен-
ности:
а) все поверхности шестерни подвергаются обработке;
б) чистота зубьев соответствует VV5, что может быть выпол-
нено зубофрезерованием без последующей отделки поверхности.
Для изготовления данной вал-шестерни при условии, что она
вся подвергается цементации и закалке, а размеры зубьев заданы
для измерения по общей нормали шаговой скобой, может быть
выбрана следующая схема технологического процесса.
В качестве заготовки для детали в целях уменьшения припусков
на обработку целесообразно выбрать штамповку, однако не исклю-
Сечение по А А
Фиг. 4. Цилиндрическое зубчатое колесо класса „вала".
чен вариант использования проката (для деталей диаметром до
100 мм).
Всю механическую обработку зубчатых колес класса «вала»
обычно проводят в центрах и только в некоторых операциях для
повышения надежности и жесткости крепления детали закрепле-
ние ее производится с использованием других поверхностей.
Первой операцией при обработке вала-шестерни будет под-
резание торцов и зацентровывание заготовки. Эту операцию
желательно выполнять на станках, позволяющих производить фре-
зерование торцов и центрование детали с одной ее установки.
Вторая операция или комплекс операций сводится к предвари-
тельной и получистовой токарным обработкам детали с установкой
на центры станка.
Третья операция — фрезерование шпоночной канавки — завер-
шает первый этап изготовления шестерни.
Четвертая операция — нарезание зубьев — выполняется зубо-
фрезерованием с установкой детали также в центрах.
Пятая операция — цементация и закалка шестерни.
12
Шестая операция — зачистка или шлифование центров —
является обязательной операцией после термической обработки де-
талей данного класса.
Седьмой операцией — шлифованием цилиндрических шеек — за-
канчивается процесс механической обработки вала-шестерни.
Реальные технологические процессы включают в себя необходи-
мое число слесарных и контрольных операций, выполняемых на
определенных стадиях обработки детали.
Описанные примерные схемы технологических процессов
являются типовыми и общими для различных видов и типов про-
изводства.
Повышение требований к чистоте поверхности зубьев, к точ-
ности элементов зацепления зубчатого колеса и т. д. может вы-
звать необходимость включения в технологический процесс допол-
нительных отделочных, термических и контрольных операций;
различные операции могут укрупняться или расчленяться в зави-
симости от вида производства, но принципиальная схема, после-
довательность этапов и порядок операций будут оставаться без
изменения.
Цилиндрические зубчатые колеса могут иметь весьма сложную
конструкцию в части наличия дополнительных шеек, отверстий
и т. д., и выбор полной схемы построения технологического про-
цесса должен производиться на основании тщательного анализа
технических требований чертежа и возможностей производства.
На особом месте среди зубчатых колес класса втулок нахо-
дятся зубчатые венцы внутреннего зацепления больших размеров,
базирующиеся при работе по наружному диаметру детали. Детали
такого типа имеют несколько отличную схему технологического
процесса. Отличие это заключается в том, что базовую цилиндри-
ческую поверхность, поверхность выступов зубьев и торец обраба-
тывают обычно за одну установку детали, и базой при нарезании
зубьев будет уже наружная поверхность, которой деталь устана-
вливается в приспособление или по которой выверяется на план-
шайбе зуборезного станка с применением индикатора.
Значительное влияние на содержание и последовательность
операций во втором этапе технологического процесса оказывает
характер применяемой термической обработки.
Так в упрощенном виде схема 2-го этапа технологического
процесса изготовления зубчатых колес от модуля 5 и выше с це-
ментируемыми и закаливаемыми зубьями представляет сочетание
следующих видов обработки в указанной последовательности:
а) зубонарезание; б) промежуточный контроль; в) термическая
обработка (цементация); г) механическая обработка (снятие слоя
цементации с незакаливаемых поверхностей детали); д) термиче-
ская обработка (закалка и отжиг); е) механическая обработка —
шлифование отверстия и торцов; ж) зубошлифование; з) протя-
гивание шлицевого отверстия; и) окончательный контроль.
Вместе с тем существует и другая схема обработки цементи-
руемых и закаливаемых зубчатых колес по 2-му этапу, предусма-
13
тривающая применение шевинговально-притирочного метода. Эта
схема широко применяется в современной автомобильной промыш-
ленности и является весьма прогрессивной.
Однако применение такой схемы технологического процесса
целесообразно для симметричных зубчатых колес небольших габа-
ритов простой конструкции, до модуля 5—6 и диаметром до
300—400 мм. При этом материал зубчатого колеса должен име1ь
более узкое, чем предусмотрено ГОСТ, ограничение по химиче-
скому составу.
Типовая схема 2-го этапа технологического процесса с приме-
нением шевингования и притирки выглядит следующим образом:
а) предварительное нарезание зубьев; б) чистовое нарезание
зубьев; в) шевингование; г) термическая обработка; д) шлифова-
ние отверстия; е) калибрование шлицев; ж) притирка зубчатой
пары и подбор пар; з) испытание на шум.
До сих пор на отдельных заводах изготовление зубчатых колес
ведется по устаревшим схемам, в которых точность элементов
зацепления является результатом чистового зубонарезания и после-
дующих деформаций при термообработке. Эти схемы, не предусма-
тривают отделки зубьев и не гарантируют соблюдения чертежных
допусков и технических условий.
Необходимо отметить, что для зубчатых колес, подвергающихся
термической обработке (цементация и закалка), целесообразно
применение шлицевых соединений с посадкой по внутреннему
диаметру шлицев.
2. ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
В МАССОВОМ И СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Для массового и крупносерийного производства сохраняется
основная схема технологического процесса изготовления цилиндри-
ческих шестерен, описанная выше, однако специфические особен-
ности массового и крупносерийного производства — узкая специа-
лизация рабочих мест, являющаяся результатом расчленения опе-
раций, требование высокой производительности и взаимозаменяе-
мости изделий — вызывают необходимость особого подбора
оборудования и инструмента.
Оборудование, применяемое при изготовлении цилиндрических
зубчатых колес в массовом и крупносерийном производстве
Как следует из рассмотрения основных схем технологических
процессов, для механической обработки цилиндрических зубчатых
колес классов «втулки» и «вала» требуются следующие виды обо-
рудования:
Сверлильные станки для сверления центрального от-
верстия. В массовом и крупносерийном производстве для этой
цели могут использоваться вертикально-сверлильные станки моде-
14
лей 2А125, 2А135, 2А150 или других — для соответствующего
диаметра сверления.
Центровочные станки для центрования заготовок
цилиндрических зубчатых колес класса «вала». Обычно исполь-
зуются комбинированные двухпозиционные станки модели ФЦ-1,
ФЦ2 или 4815, позволяющие при одном закреплении детали
производить фрезерование и центрование торцов зубчатого
колеса.
Протяжные станки для протягивания круглого или шли-
цевого отверстия. Для этой цели целесообразно использование’
горизонтальных или вертикальных протяжных станков моделей
7А520, 7540, 720 и других с полуавтоматическим циклом работы.
Токарные станки универсальные, как правило, в мас-
совом и крупносерийном производстве применяются редко. Основ-
ным видом оборудования, применяемого для токарной обработки
в этом случае, будут: многорезцовые токарные станки моделей'
1720, 1730, 1722 или других, токарно-револьверные станки или
полуавтоматы, многошпиндельные вертикальные токарные полуав-
томаты моделей 1282, 1А283, 1284, 1285Б.
Круглошлифовальные станки различных моделей
сооветствующего размера.
Внутришлифовальные станки различных моделей
с приспособлением для шлифования торцов.
Зубообрабатывающие станки разных моделей.
Обработка зубьев является специфической операцией, отличающей'
технологический процесс изготовления зубчатых колес ог техноло-
гического процесса изготовления любой другой типовой детали.
Поэтому на‘вопросе выбора зубообрабатывающих станков для
массового или крупносерийного производства цилиндрических:
колес следует остановиться особо.
В рассматриваемых видах производства применяются все суще-
ствующие способы нарезания и отделки зубчатых колес.
Зубофрезерование червячными фрезами является основным
процессом предварительной и чистовой обработки зубьев. В настоя-
щее время типаж зубофрезерных станков отечественного производ-
ства полностью обеспечивает обработку зубчатых колес всех раз-
меров диаметром от 7 до 5000 мм.
Особый интерес для массового производства представляют
зубофрезерные станки модели 5П325 завода «Комсомолец», рассчи-
танные на обработку цилиндрических зубчатых колес диаметром
до 300 мм и модулем до 8 мм при использовании твердосплавных
острозаточенных червячных фрез, со скоростью резания до
300 м/мин и подачами до 4,5 мм/об заготовки [13].
Эти станки дают возможность в 5—10 раз повысить производи-
тельность зубофрезерования. Нарезанные на них зубчатые колеса
легко шевингуются и имеют высокую точность.
Из зубофрезерных станков среднего размера обычного типа
следует рекомендовать для массового и крупносерийного производ-
ства весьма жесткие и дающие высокую производительность станки
15
моделей 5320, 5Д32, 5А326 (завода «Комсомолец»). Существуют
конструкщпг"загрузочных "устройств, с помощью которых цикл
обработки зубчатых колес на зубофрезерных станках, включая
установку и снятие деталей, может производиться автоматически.
Следует сказать о существовании совершенно нового метода работы
на зубофрезерных станках, получившего название «зуботочения».
Этот метод заключается в том, что нарезание зубчатых колес
с прямыми и косыми зубьями производится долбяками на зубофре-
зерных станках, при этом производи-
тельность зубонарезания повышается
в 3—5 раз [13].
Зацепление дол бяка с нарезаемым
колесом рассматривается как зацепле-
ние двух винтовых колес, причем одно
из колес (долбяк) может иметь пря-
мые зубья (фиг. 5). Так как в винто-
вых колесах имеет место продольное
скольжение поверхностей зубьев, то это
скольжение при зацеплении нарезае-
мого колеса с долбяком будет являть-
ся движением резания. Для осуще-
ствления процесса долбяк устанавли-
вается на супорт зубофрезерного станка
вместо червячной фрезы, супорту же
дается соответствующий разворот на
УГОЛ ($ангггр ИЛИ
Зубодолбежные станки в массо-
вом и крупносерийном производстве
применяются в основном для чи-
стовых работ или в тех случаях,
когда конструкция зубчатого колеса
Фиг. 5. Схема процесса зубо-
точения.
не позволяет производить его наре-
зание зубофрезерованием. К таким конструкциям относятся блоч-
ные шестерни и зубчатые колеса с внутренним зацеплением.
Отечественная промышленность выпускает зубодолбежные
станки моделей 5А12, 514, 5120, 5162, Е-3-9 , (завода «Комсомо-
лец») для нарезания зубчатых колес диаметром от 8 до
1250 мм.
Кроме зубодолбежных станков обычного типа, в массовом
производстве находят применение высокопроизводительные станки
моделей 5110, 5120, 5130 (завода «Комсомолец»), производящие
долбление одновременно всех впадин зубчатого колеса специаль-
ными зуборезными головками. На фиг. 6 изображен станок модели
5120 и на фиг. 7 — многорезцовая зуборезная головка. Станки ука-
занного типа позволяют получать исключительно высокую произ-
водительность зубонарезания. Так, например, по данным Челябин-
ского тракторного завода зубчатое колесо т= 10,5 мм и z= 12,
шириной в 100 мм нарезается на станке модели 5130 в течение
6 мин. Станок аналогичной конструкции фирмы «Мичигантул»
16
(США) производит нарезание зубчатого колеса m = 8 мм, z = 30
и шириной 150 мм за 14 мин.
В ряде отраслей промышленности находит применение новый
производительный способ изготовления зубьев прямозубых зуб-
чатых колес, заключающийся в горячей прокатке.
Фиг. 6. Станок модели 5120.
Горячая прокатка зубьев на специальных станах (фиг. 8)
позволяет в 8—10 раз повысить производительность изготовления
зубчатых колес при рациональном использовании металла и полу-
чении зубьев с высокими механическими свойствами. Последнее
объясняется тем, что волокна металла не перерезаются, как это
имеет место при зубофрезеровании, а располагаются по профилю
зубьев, при этом за счет уплотнения металла прочность зубьев
на разрыв увеличивается на 35—40%, а на срез на 25—30%.
Сущность процесса горячей прокатки зубьев шестерен заклю-
чается в том, что на цилиндрической наружной поверхности заго-
2 Гинзбург и Шаманин 2760 1?
тонки, выточенной по размеру делительной окружности во время
ее вращения, а также вращения и поступательного движения
зубчатых валков стана, получается точный отпечаток зубьев
валков.
Для осуществления пластических деформаций материала п
образования зубьев, заготовка нагревается ТВЧ на глубину, рав-
ную 0,8—0,9 высоты зуба. На прокатные валки и нагретую заго-
товку подается специальным устройством охлаждающая жидкость,
в результате чего прокатанные шестерни получают соответствую-
фиг. 7. Зубодолбежная головка к станку
модели 5120.
щую закалку. Прокатные1
| валки вращаются со ско-
! ростью от 2 до 50 об/мин
с реверсированием черев
установленное число оборо-
тов. Радиальная подача-
валков устанавливается от
0,1 до 0,2 мм на оборот заго-
р товки.
Стан ЦКБММ-22 позво-
ляет прокатывать шестерни
диаметром до 370 мм и мо-
дулем до 5 мм\ стан
11КБММ-13 — диаметром до*
600 мм и модулем до 10 мм..
Точность прокатанных ше-
стерен лежит в пределах
9—10-й степени и в отдель-
ных случаях 8-й степени.
Для закругления тор-
цов зубьев применяются
в основном высокопроиз-
водительные станки мо-
дели 577, работающие дву-
зубой чашечной фрезой, и станки модели 550, 5580 или 5582, на
которых в качестве инструмента используется коническая пальце-
вая фреза.
В массовом и крупносерийном производстве цилиндрических
зубчатых колес широко применяются такие процессы как шевин-
гование, шлифование и притирка зубьев.
Наиболее производительными зубошлифовальными станками
являются станки, работающие по методу копирования типа «Гир-
Грайдинг», «Оркут», модели 5861, а также станки, шлифующие
абразивным червяком типа 5832. Меньшую производительность, но
высокую точность дают станки типа «Мааг», моделей 58, 584 и
некоторых других.
Отечественная промышленность выпускает высокопроизводи-
тельные шевинговальные станки моделей 5712, 571-Б, 5714, 5716,
5717, Е-38 для шевингования зубчатых колес диаметром от 50 до>
1250 мм и зубопротирочные станки моделей 573 и 5735.
18
CD
579Mi0,
------------------^t/ЦЗО ____________________________—— ---------——-------
Фиг. 8. Стан для Прокатки цилиндрических шестерен.
Некоторые приспособления, режущий и вспомогательный
инструмент, применяемые при изготовлении цилиндрических
зубчатых колес в массовом и крупносерийном производстве
В главах IV и V приводятся конструкции приспособлений и
режущего инструмента, используемые для нарезания зубьев на
различных зубообрабатывающих станках, поэтому в настоящей
главе рассматриваются некоторые особые конструкции приспосо-
блений и инструмента, применяемые в операциях, не связанных
с процессом зубонарезания.
Фиг. 9. Центровая токарная оправка.
К таким приспособлениям и инструментам относятся токарные
оправки для обточки цилиндрических шестерен класса «втулки»,
обеспечивающие получение концентричности наружной и внутрен-
ней цилиндрических поверхностей заготовки зубчатого колеса,
комбинированные протяжки для одновременной обработки вну-
треннего и наружного диаметров шлицевого отверстия, приспо-
собления для установки зубчатого колеса на внутришлифоваль-
ном станке при шлифовании отверстия и торца.
К конструкции токарных оправок для обточки цилиндрических
шестерен класса «втулки» в массовом и крупносерийном произ-
водстве предъявляются следующие требования: а) центровая
оправка должна быстро и точно устанавливаться в центры станка;
б) ведущий элемент оправки (хомут, палец и др.) не должен
создавать изгибающего момента; в) оправка должна обеспечить
стабильность продольной установки на ней детали; г) закрепле-
ние деталей на оправке должно производиться быстро и надежно.
В практике применяются оправки нескольких конструкций.
Наилучшей конструкцией центровой оправки является изображен-
ная на фиг. 9.
Оправка одним концом устанавливается в коническую втулку
шпинделя станка и другим концом на центр задней бабки. Враще-
ние оправки осуществляется муфтой с двумя торцевыми пазами
(связанной с фланцем шпинделя) через палец, запрессованный
в оправку и входящий в пазы муфты.
20
Для исключения влияния возможной непараллельное™ правого
торца заготовки левому опорному торцу при закреплении детали
под гайку подкладывается сферическая шайба.
В массовом и крупносерийном производстве находят также при-
менение шпиндельные цанговые оправки с винтовым и пневмати-
ческим зажимами. На фиг. 10 изображена шпиндельная цанговая
шлицевая оправка с пневмозажимом.
Фиг. 10. Шпиндельная цанговая токарная оправка.
Корпус оправки 5 вставляется в конус шпинделя 2 и закре-
пляется шайбой 3, прижимаемой к фланцу шпинделя тремя вин-
тами 4. Шлицевая цанга 7, сидящая на конусе оправки, имеет
4 разреза и один замкнутый паз, через который проходи г винт .6,
удерживающий цангу от спадания с корпуса.
Тяга Л связанная с пневмоцилиндром, проходит через оправку
и цангу, а на ее резьбовой хвост навинчены гайки 8, с помощью
которых регулируется зажатие цанги. При движении тяги влево
она натягивает цангу на конус и закрепляет деталь; при движении
тяги вправо она своим буртом стягивает цангу с корпуса оправки,-
в результате чего цанга получает возможность сжаться и освобо-
дить деталь.
Для стабильности установки обтачиваемой детали по
отношению к резцам между буртом корпуса оправки
и деталью вкладывается упорная вилка. После закрепле-
ния детали вилка снимается. Преимущество оправок такой кон-
струкции в том, что при серийном производстве на один и тот же
корпус оправки могут надеваться цанги различного диаметра, и
перестройка с обработки одной детали на другую производится
только заменой цанги.
Существуют конструкции более точных разжимных Цанговых
оправок и цанговых оправок с убирающимся упором. Одна из
таких оправок изображена на фиг. И. Оправка центрируется
в шпинделе своей конусной частью и удерживается от осевого
перемещения резьбовым соединением с кольцом 4.
21
Деталь центрируется и крепится при помощи цанги 8. Цанга
крепится к корпусу 1 при помощи фланца, выполненного за одно
целое с цангой. Цанга разжимается распорным конусом 9, который
связан с поршнем пневматического цилиндра.
Установка детали в определенном положении относительно
режущего инструмента осуществляется убирающимся упором 7.
При крайнем правом положении упора (фиг. 11,6) и конуса 9
шгифт 6 занимает среднее положение в отверстии рычага 5. Таким
образом, упор 7 удерживается в крайнем правом положении
усилием пружины 2, ко-
торая через сухарь 3 да-
вит на рычаг 5, связан-
ный с упором.
При зажиме детали
распорный конус 9 пере-
мещается влево, разжи-
мает цангу и закрепляет
деталь, одновременно от-
водя упор в крайнее ле-
вое положение (фиг. 11, а).
В массовом и крупно-
серийном производстве
зубчатых колес класса
«втулки», как правило,
протягивается шлицевое
и круглое отверстия.
Даже в случае выпол-
Фиг. 11. Шпиндельная цанговая оправка
с убирающимися упорами.
нения шлицевого соеди-
нения с посадкой по
большему диаметру не
отпадает целесообразность протягивания внутреннего непосадоч-
ного диаметра. Однако при протягивании круглого, а затем шли-
цевого отверстия раздельно, двумя протяжками не всегда обеспе-
чивается необходимая концентричность внутреннего и наружного
диаметров.
В последнее время на наших и зарубежных заводах приме-
няются комбинированные круглошлицевые протяжки, с помощью
которых одновременно протягиваются два диаметра. Такой метод
протягивания обеспечивает концентричность наружного — посадоч-
ного и внутреннего диаметров и дает очень большие выгоды
в смысле упрощения базирования на последующих операциях. Так
при применении комбинированных протяжек можно употреблять
для последующих токарной и зуборезной операций не шлицевые,
а гладкие цилиндрические оправки с посадкой по внутреннему диа-
метру Шлицевого соединения обрабатываемого колеса.
Короткие прошивки, используемые для калибровки шлицев
после термообработки, изготовляются аналогичной конструкции.
Цилиндрические зубчатые колеса класса «втулки» после за-
калки обычно приходится шлифовать по внутреннему диаметру и
22
торцу, а зубчатые колеса с 6—7 степенями точности шлифуют
и по поверхности зубьев.
Для шлифования отверстия и торца используются внутришли-
фовальные станки с приспособлением для шлифования торцов.
Шлифование отверстия может предшествовать шлифованию
зубьев или в случае, если зубья не шлифуются — может являться
окончательной операцией.
В том или другом случае шлифованное отверстие должно быть
концентричным начальной (делительной) окружности колеса, и за
базу шлифования должен приниматься начальный (делительный)
диаметр. Соответствующая установка зубчатого колеса при шли-
фовании выполняется с применением специальных приспособлений.
Обычно такие приспособления представляют собой точный трех-
кулачковый патрон и сепаратор с тремя роликами, с помощью
которых шлифуемая шестерня закрепляется в кулачках патрона.
В других конструкциях приспособлений деталь зажимается шестью
роликами, прикрепленными к кулачкам, сводимым к центру пере-
мещением обоймы с конической внутренней поверхностью. Неко-
торые конструкции патронов предусматривают центрирование по
профилям зубьев и одновременно прижим к торцу колеса.
На фиг. 12 показано одно из приспособлений, используемое
для установки на шлифовальном станке по начальному диаметру
шевронного зубчатого венца авиационного мотора.
На планшайбе приспособления укреплены четыре косозубых
шестерни, изготовленных с небольшим эксцентриситетом, между
которыми помещается шлифуемое зубчатое колесо. При повора-
чивании специальным ключом одной из шестерен происходит не-
который поворот закрепляемой детали и трех других шестерен до
тех пор, пока деталь не зажмется между шестернями.
23
Примеры построения технологических процессов
Массовое или крупносерийное производство цилиндрических -
зубчатых колес имеет место в основном в ограниченном числе
отраслей машиностроения. К таким отраслям относятся автотрак-
торостроение, производство сельскохозяйственных машин, станко-
строение, авиастроение и некоторые другие. Поэтому рассмотре-
ние примерных технологических процессов и схем изготовления зуб-
чатых колес, цилиндрических, а в дальнейшем и других типов,
применяемых в массовом и крупносерийном производстве, целесо-
образно ограничить указанными выше отраслями. ,
В дальнейшем изложении при рассмотрении схем технологиче-
ских процессов будут встречаться условные обозначения различ-
ных способов установки и закрепления деталей, значения которых
даны в табл. 1.
Таблица 1
Условные обозначения способов установки и закрепления деталей
Наименование Условные обозначения Наименование Условные обозачения
Вив сбоку Вид в плане Видсбоку Виде плане
Неподвижные опопы /\ -о— Зажимы в четырыхку- лайковом патроне
Неподвижные РегНл0^^мь,е t i
Подвижные самоцстана- вливающиеся опоры
Сблокирован- ные зажимы
Сблокирован- ные опоры
Усилие зажима Зажимы, со- вмещенные с опора ми/трех- килачковые пит ромы цанги ершовые, роли- ковыелпмвки отд.) г еИ Центры с хомутиком
Люнеты не- подвижные —
Типовой технологический процесс изготовле-
ния зубчатого колеса транспортной машины.
Зубчатое колесо, чертеж которого приведен на фиг. 13, принадле-
жит к деталям класса «втулки». К особенностям конструкции
данного зубчатого колеса относятся:
а) термическая обработка, заключающаяся в цементации и
закалке зубчатого венца.;
б) наличие шлицевого центрального отверстия;
в) наличие закруглений на торцах зубьев.
Зубчатое колесо изготовляется из штампованной заготовки.
Материал колеса сталь 18ХГТ, получившая значительное распро-
странение в автомобильной и тракторной промышленности. Эта
сталь обладает высокими механическими свойствами и отличается
сравнительно малыми деформациями при термообработке.
24
Число зубьев...................
Модуль.........................
Угол зацепления ...............
Коэффициент высоты.............
Высота головки.................
Высота зуба................... 8,8
Толщина зуба по дуге начальной
окружности........................ 5,15
Коэффициент коррекции......... —1,5
Фиг. 13. Шестерня самоходного комбайна.
Зубчатое колесо должно иметь 8-ю степень точности (по ГОСТ
1643—56), что соответствует следующим нормам:
а) по кинематической точности:
допуск на радиальное биение зубчатого венца..................... 95 мк
допуск на величину накопленной погрешности окружного шага 115 мк
допуск на колебание длины общей нормали....................... 55 мк
[допуск на колебание измерительного межцентрового расстояния
за оборот колеса............................................. 160 мк
б) по плавности работы:
допуск на профиль .............................................. 36 мк
предельное отклонение основного шага.......................... 28 мк
допуск на колебание измерительного межцентрового расстоя-
ния на одном зубе............................................. 70 мк
в) по контакту зубьев в передаче:
пятно контакта должно занимать по высоте зуба не менее 40%
и по длине зуба — не менее 50%. Допуск на направление зуба 30 мк
Кроме того, зубчатое колесо должно иметь в зацеплении гаран-
тированный боковой зазор по сопряжению «X», т. е. зазор может
быть равен 200 мк. Интересно обратить внимание на фаски, имею-
щиеся на торцах ступицы у центрального шлицевого отверстия.
Ширина фасок задана равной высоте шлица, что вызвано техноло-
гическими требованиями и необходимо из-за большой вязкости ма-
териала шестерни. Во время подрезания торцов после протягива-
25
ния шлицев, при отсутствии такой фаски, на торцах образуются
заусенцы, затрудняющие снятие детали со шлицевой оправки.
Для изготовления данного зубчатого колеса целесообразно на-
значить вариант технологического процесса, применяемый для де-
талей класса «втулки» с использованием во 2-м этапе шевинго-
вально-притирочного метода отделки зубьев.
В табл. 2 приводится технологический процесс изготовления
этого зубчатого колеса в массово-поточном производстве.
Первая операция — сверление центрального отверстия и зенко-
вание торца со снятием фаски проводится специальным комбини-
рованным инструментом, состоящим из сверла диаметром 20 мм,
зенкера улитки для зенкования отверстия до диаметра 41 мм и
зенкера для снятия фаски и подрезания торца.
Протягивание производится комбинированной протяжкой, од-
новременно обрабатывающей наружную и внутреннюю поверхно-
сти шлицевого отверстия.
Окончательный контроль детали производится проверкой на
суммарную погрешность при обкатке с эталонной шестерней.
Типовой технологический процесс изготовления зубчатого колеса
в авиационной промышленности
На фиг. 14 приведен чертеж шестерни одного из авиа-
ционных механизмов. Данная шестерня принадлежит к деталям
Для наружного зацепления размер общей
W 6 остальное
нормали при охвате пяти зубьев 57,24 Оогг , а
w Затупить равномерно
Шлицы притереть по сопрягаемой детали,
прилегание не менее 80% по длине
Уступ
не допускается
После шлиорования слой
цементации
- - не менее
ОД мм
Сечение по Ак
-I 42±5,4
кромки зубьев ради-
усом ОД-1,0 с обеих
сторон____
По торцам и уд)
I [вдоль зуба
снять сраску
Число зубьев
модуль тплЧ
угол исходного
контура ос0=20°
Число шлиц Zu/=38
модуль т =2,5
угол исходного
контура ыо=ЗО*
Цементовать кругом
на глубину 1,1+1Д.
Калить Твердость цемен-
тированной зоны Rсъ 62,
твердость сердцевины
Rc=31±41.
Ч2±0Д
^8+04
Фиг. 14. Зубчатое колесо.
26
Таблица 2
Типовой технологический процесс изготовления зубчатого колеса
№ опе-
рации
Содержание
операции
Эскиз
Оборудование
3
Сверление
центрального
отверстия, зен-
кование торца
и снятие фаски
Протягивание
круглого и шли-
цевого отвер-
стия
Предваритель-
ная токарная
обработка
Вертикально-
сверлильный
станок, модель
2А150
Протяжной
станок, модель
7Б720
Многорезцовый
токарный ста-
нок, модель
1720
27
Продолжение табл. 2
4
5
6
7
8
9
№ опе-
рации
Содержание операции Эскиз
Чистовая то-
карная обра-
ботка
Нарезание
зубьев
Закругление
зубьев
Шевингование
зубьев
Маркировка и
слесарная за-
чистка
Контроль
Оборудование I
30Щ5 /б^5 —J
ш.
- о
— __
>45° х5°
1 п бО-о^з —
J
г t,—- - -7
~\у~ Ж- - .—г
И
Многорезцовый
токарный ста-
нок, модель
1720
Зубофрезерный
станок, модель
5320
Зубозакругляю-
щий станок,
модель 557
Шевинговаль-
ный станок,
модель 5714
28
Продолжение табл. 2
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
10 Термическая обработка (це- ментация и за- калка с изоля- цией централь- ного отверстия специальной об- мазкой) — —
11 Калибрование шлицев - Пресс
12 / Притирка зу- бьев Йо) Зубопритироч- ный станок, модель 573
13 Испытание на шум Стенд, шумомер типа 759А
14 Окончатель- ный контроль 1
класса «втулки» и имеет центральное отверстие с эвольвентными
шлицами. Материал шестерни высоколегированная цементируе-
мая сталь 12Х2Н4А. Все поверхности детали подвергаются меха-
нической обработке, цементируются и закаливаются. По точности
шестерня соответствует 6-й степени. Требование высокой точности
и особой надежности детали в работе накладывает определенный
отпечаток на схему и характер технологического процесса ее изго-
товления. В целях повышения прочности шлифованию подвергаются
не только боковые поверхности зубьев, но и дно впадины между
зубьями, все острые кромки закругляются, тщательно зачищаются
и заполировываются. Для выявления шлифовочных трещин и воз-
можных других пороков металла зубчатое колесо подвергается
магнитной дефектоскопии (магнофлокс), а также тщательной про-
верке на наличие прижогов после шлифования. Для уменьшения
деформации и снятия напряжений, взоникающих в металле при
механической обработке, деталь подвергается ряду термических
обработок, выполнение которых должно производиться в заданные
технологией отрезки времени.
29
В процессе обработки шестерня неоднократно контролируется
по различным элементам.
Основные контролируемые параметры для наружного зацепле-
ния данной шестерни должны находиться в следующих допусках:
допуск на циклическую погрешность...................11 мк
допуск на профиль...................................14 мк
отклонение направления зуба по его длине............17 мк
радиальное биение зубчатого венца ................. 38 мк
Технологический процесс изготовления рассматриваемой ше-
стерни построен на схеме, предусматривающей применение шлифо-
вального метода отделки зубьев, и сведен в табл. 3.
Типовой технологический процесс изготовления ведущей шестерни
бортового фрикциона трактора
Шестерня, изображенная на фиг. 15, относится к деталям
класса «вала». Особенность конструкции шестерни заключается
в бочкообразное™ зубьев, а также в наличии шлицевой шейки,,
резьбового хвостовика и двух резьбовых отверстий в левом торце.
Зубья шестерни подвергаются цементации и закалке. Материал
шестерни — цементуемая сталь ЗОХГТ, обладающая высокими
270,5*$
V3 остальное
81Си
33 ±0,5
Юбс**
~~\29
156,5+0,3
137±095 —
г-Д
1 2*45'
2*45
^А
Сечение поаа
3-не более7'
Вид по стрелке С
36±0925
7 Сечение поВВ
1*У5'
-37*Я
Калить, твердость,
на зубе Rc=56+63,
на шлицах Rc^40; на резьбе Rc=23+30
Число зубьев ..................
Модуль.........................
Угол зацепления ...............
Коэффициент высоты.............
Коэффициент коррекции..........
Высота головки ................
Высота зуба...................
Толщина зуба по дуге начальной
окружности......................
Размер общей нормали при охвате
двух зубьев.....................
13,25
13,53
33.39
—0.3
-0,4
Фиг. 15. Шестерня трактора
30
Таблица 3
Типовой технологический процесс изготовления шестерни
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Центрование ступицы (для поджатия центром); обтачивание наружной 155 0 у <7
г
поверхности до кулач- ков, подрезание торца 7Z _I.
Револьверный
— 155 станок, модель 1П365 .
2 Обтачивание 2-й сто- роны, растачивание внутренней поверхности, подрезание 2-го торца _ 1
083^1 /73-0i5
у/////ш Л1
3 Термообработка — —
4 Обтачивание наружной поверхности растачива- ние отверстия и выточки > * <53-0,5 - •|/5р8-г w5 Ц-rj i Револьверный станок, модель 1П365
^~Г7~7 — 12i Uh??
- W |zE-J | s J
5 Обтачивание наружной поверхности со 2-й сто- роны, растачивание вы- точки -—1Ь1-С w5
ж ж ж тД s s Ft
31
Продолжение табл. 3
№ опе-
рации
Содержание операции
Эскиз
Оборудование
Шлифование отверстия
и торца
Внутришлифо-
вальный станок,
модель ЗА240
Шлифование второю
торца
Плоскошлифо-
вальный станок
модель 371М-1
7
Шлифование наружной
поверхности
9
Чистовое обтачивание
уступа, фаски и раста-
чивание выточки с обра-
зованием галтелей и
скруглений
।
I
Чистовое обтачивание
выемки и фасок по на-
ружной поверхности,
обтачивание уступа и
растачивание выточки
с образованием галтелей
и радиусов (2-я сторона)
Круглошлифо-
вальный станок
модель 312М
Токарный ста- \
нок, модель ।
1А62
32
Продолжение табл. 3
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
... VW
—р $100,6'
11 i Долбление эвольвент- ных шлиц w Зубодолбежный станок, модель 514
-А- —/\—
12 Фрезерование зубьев 4 —<Р15 I ',2-0,5" I W5 Зубофрезерный станок, модель 5Д32
1 I / !Н
1 1 1 1
_ /V
13 Предварительное шли- фование шлиц WV7 Зубошлифоваль- ный станок спе- циальный
1
г
l;
Z7 -А
14 Слесарная обработка (снятие фасок и скругле- ние острых кромок на наружных и внутренних зубьях) &S'Z'Z 0,‘fx£t5‘‘ 0,8 х ^5 Слесарный вер- стак
15 Шлифование впадин между зубьями W5 ФЗУ°‘г Шлицешлифо- вальный станок
3 Гинзбург и Шаманин 2760
33
Продолжение табл. 3
№ опе- раций Содержание операции Эскиз Оборудование
16 Слесарная обработка (скругление острых кро- мок на торцах впадин и полирование впадин) VW7 Слесарный вер- стак
17 Промежуточный кон- троль геометрических размеров — Контрольный стол
18 Термическая обработ- ка (цементация и закалка) — —
19 ! Притирка торца Плита
1 I 1
20 Шлифование второго торца Плоскошлифо- вальный станок, модель 361М-1 1
— и
21 Термообработка — низ- кий отпуск (производит- ся не позднее чем через 1,5 часа после операции 20) — Печь
22 Шлифование наружной поверхности \7У5 £ со z_L Круглошлифо- вальный станок, модель 312М
— —
34
Продолжение табл. 3
№ опе- рации Содержание операции | Эскиз Оборудование
23 Шлифование прсфиля и дна впадины шлицев > -X-WV7 L Специальный зубошлифоваль- ный станок
—
1
24 Шлифование боковой поверхности зхбьев (с проверкой профиля) 1 1 1 i J VW7 Зубошлифо- вальный станок, модель 5861
М
1 т
25 Термообработка — низ- кий отпуск (производит- ся не позднее чем через 1,5 часа после операции 24) — Печь
26 Травление для выяв- ления прижогов Ванна
27 Слесарная обработка и скругление всех острых кромок на зубьях и шли- цах 1 Слесарный вер- стак
28 Полирование профилей зубьев — Полированная бабка
29 Проверка детали на магнофлоксе — Магнофлокс
30 Полный окончательный контроль детали — Комплект при- боров $
3*
35
механическими свойствами при незначительной деформации
в процессе термообработки.
Технологический процесс разбит на 23 операции.
Основные операции, включающие механическую обработку,
сведены в табл. 4.
Точность элементов зацепления должна соответствовать
8-й степени.
При обработке зубьев шестерни применяется следующий спе-
циальный инструмент:
в операции № 9 — специальная червячная фреза для фрезеро-
вания зубьев, оставляющая припуск под шевингование;
в операции № 10 — шевер дисковый.
В массовом и крупносерийном производстве токарная обработка
зубчатых колес часто выполняется на вертикальных многошпин-
дельных токарных полуавтоматах. В этом случае один станок
может заменить несколько одношпиндельных многорезцовых токар-
ных станков. На фиг. 16 представлена схема наладки восьмишпин-
дельного вертикального токарного полуавтомата модели 1282 на
Фиг. 16. Наладка восьмишпиндельного вертикального полуавтомата
на токарную обработку цилиндрического зубчатого колеса.
двухцикловую обработку заготовки зубчатого колеса класса
^«втулки». Подробное описание процесса двухцикловой обработки
деталей на вертикальных многошпиндельных токарных полуавто-
матах дано в разделе, посвященном технологии обработки кониче-
ских зубчатых колес.
36
Таблица 4
Схема типового технологического процесса изготовления вал-шестерни трактора
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Фрезерование и цен- трование торцов заго- товки Фрезерно-цен- тровочный ста- нок, модель 4815
2 Предварительная то- карная обработка лево- го конца . г I Г-1 г—1 ПГ 1 Токарно-много- резцовый ста- нок, модель 1720
3 Предварительная то- карная обработка пра- вого конца й й Токарный многорезцовый станок, 7 модель 1720
4 Чистовая токарная обработка левого конца -— ЕО р! 1
5 Чистовая токарная обработка правого конца Г-7-L^ г йгЧ"" д is Г
7 Сверление двух отвер- стий на торце z .Trz 1 1 Вертикально- сверлильный, модель 2А125 с двухшпин- дельной голов- кой
8 Нарезание резьб в двух; отверстиях У
37
Продолжение табл. 4
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
9 Предварительное фре- зерование зубьев Зубофрезерный станок, модель 5320
г 1| <•
10 Шевингование Зубошевинго- вальный станок, модель 5714
и-
gp и и с приспособле- нием для бочко- образного зуба
17 Зачистка и притирка центров — Вертикально- сверлильный станок, модель ДЭМ-25 •
18 Шлифование левой шейки и торца J jT 4=~=* Круглошлифо- вальный станок, модель 312М
—ч_ —1 Й--4
19 Шлифование правой шейки и шейки под на- резание шлицев “i— “ _|O£
J1— _T
20 Фрезерование шлицев Горизонталь- ный шлицефре- зерный станок, модель 5618
21 Нарезание резьбы Резьбо-фрезер- ный станок
38
Продолжение табл. 4
№ опе-
рации
Содержание операции
Эскиз
Оборудование
Сверление и зенкова-
ние отверстия 0 6 с двух
сторон
Вертикально-
сверлильный
станок, модель
ДЭМ-25
Примечания.
Операции № 6. 11, 23— слесарные.
Операции № 14, 25 — упаковка.
Операция № 16 — распаковка.
Операции № 13, 24 — контрольные.
Операция № 12 —промывка.
Операция № 15 — термообработка. После цементации и закалки шлицевая шейка
и резьбовой хвостовик подвергаются отпуску в соляной ванне,
с получением твердости шлицевой шейки = 38 4- 40 и резь-
бового хвостовика = 23-4- 30.
Типовые технологические процессы изготовления цилиндриче-
ских зубчатых колес в станкостроительной промышленности носят
черты технологических процессов, применяемых в автотракторной
и авиационной промышленности.
Требования высокой прочности (при значительных и в то же
время переменных нагрузках), долговечности и бесшумности
в работе делают необходимым изготовление шестерен коробок
скоростей металлорежущих станков из легированных сталей с по-
следующей закалкой и шлифованием зубьев некоторых из них. Как
правило, подвергаются шлифованию зубьев зубчатые колеса
7-й степени точности, и в первую очередь колеса, передающие вра-
щение непосредственно на рабочий шпиндель станка. В некоторых
случаях шлифуются также зубчатые колеса цепи подачи и сменные
шестерни.
Зубчатые колеса станков обычно изготовляются из конструк-
ционных сталей марок 45, 40Х, 20Х и некоторых других. Эти стали
имеют тенденцию к значительным деформациям при термической
обработке, что и вызывает необходимость шлифования зубьев
более точных зубчатых колес. Некоторые станкостроительные
заводы для закалки зубчатых колес используют нагрев токами
высокой частоты. При такой закалке деформации зубьев оказы-
ваются сравнительно небольшими и появляется возможность избе-
жать шлифования зубьев. Получающаяся при закалке ТВЧ неко-
торая усадка внутреннего отверстия зубчатых колес класса втулки
легко устраняется последующим калиброванием или прошивкой.
Закаленные, но не шлифуемые шестерни станков обычно подвер-
гаются притирке.
39
3. ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС В ИНДИВИДУАЛЬНОМ
И МЕЛКОСЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Особенности индивидуального и мелкосерийного производства,
заключающиеся в применении универсального оборудования и ин-
струмента, а также укрупненной технологии, накладывают отпеча-
ток на типовые технологические процессы! изготовления зубчатых
колес. Индивидуальное и мелкосерийное производство зубчатых
колес имеет место во многих отраслях промышленности и машино-
строения. К таким отраслям относятся: судостроение, турбострое-
ние, производство крупных станков, производство кранов и других
грузоподъемных машин, тяжелое машиностроение и другие.
В зависимости от партий деталей и в мелкосерийном производ-
стве на отдельных операциях имеет смысл применение револьвер-
ных станков и даже полуавтоматов, однако в основном в данном
виде производства используется все же универсальное оборудова-
ние и рабочие высокой квалификации.
В индивидуальном и мелкосерийном производствах зубчатых
колес применяется следующее оборудование:
1) универсальные токарные станки любой модели, в некоторых
случаях токарные станки, снабженные гидрокопировальными
устройствами;
2) универсальные карусельные станки;
3) универсальные зубофрезерные и зубодолбежные станки ука-
занных для крупносерийного производства моделей, а также круп-
ные зубофрезерные станки моделей 5330, 5335 и др.;
4) долбежные станки разных размеров;
5) шлифовальные станки для наружного и внутреннего шли-
фования и другие общего назначения.
Такие процессы как обточка зубчатых колес класса «втулки»
производятся или на нормализованных центровых оправках, или
на изготовляемых для партии консольных оправках. Ниже приво-
дятся примеры технологических процессов изготовления цилиндри-
ческих зубчатых колес в индивидуальном и мелкосерийном произ-
водстве.
Типовой технологический процесс изготовления зубчатого колеса
лебедки
Как следует из чертежа детали (фиг. 17), зубчатое колесо
имеет литую заготовку с отлитыми в ступице отверстиями и реб-
рами. Обработке подвергаются: центральное гладкое отверстие
со шпонкой, торцы, наружная поверхность и зубья. Деталь изго-
товляется по 9-й степени точности.
. Имея в виду, что зубчатое колесо относится к деталям класса
«втулки», и следуя общей схеме построения технологического про-
цесса для соответствующей детали, устанавливаем порядок изгото-
вления детали.
40
Первая операция — токарная обработка — включает в себя:
а) растачивание центрального отверстия;
б) подрезание торца ступицы и венца;
в) предварительное протачивание до кулачков наружной по-
верхности;
г) снятие фаски в центральном отверстии;
Зубчатое колесо лебедки.
д) подрезание левого торца ступицьи и венца; чистовое прота-
чивание наружной поверхности и снятие фаски в центральном
отверстии.
Последний переход производится с установкой детали на шпин-
дельную оправку, выточенную на партию деталей.
Вторая операция — протягивание шпоночного паза.
Третья операция — нарезание зубьев—производится на зубо-
фрезерном станке 5А26 с установкой и закреплением детали на
универсальной подставке. Фрезерование зубьев производится нор-
мальной червячной фрезой.
Типовой технологический процесс изготовления цилиндрического
зубчатого колеса шахтного подъемника
Зубчатое колесо шахтного подъемника состоит из двух дета-
лей: литой ступицы из чугуна СЧ-21-40 и стального венца из
стали 45.
Посадка венца на ступицу осуществлена с нагреванием венца
индукционными токами, кроме того, венец стопорится шестью
штифтами и шестью винтами.
Обработка ступицы и венца под посадку производится по раз-
дельной технологии (табл. 5). Нарезание зубьев выполняется с обес-
печением 9-й степени точности по ГОСТ 1643—56.
41
Таблица 5
Типовой технологический процесс изготовления ступицы, венца и зубчатого
колеса в собранном виде
№ опе- рации Наименование и содержание операции № по- верхно- сти Эскиз Оборудование
1 2 Обработка ступицы под посадку: токарная — подреза- ние торцов ступицы, обтачивание наружной поверхности до кулач- ков, растачивание от- верстия предваритель- но, растачивание вы- точки; токарная — подреза- ние торнов с другой стороны, снятие фаски, обтачивание наружной поверхности в размер под посадку 1 2 3 4 5 6 7 8 9 54 f г з 3 8 6 7 Карусель- ный станок
1 Обработка венца под посадку (заготовка на две детали): токарная — обтачива- ние наружной поверх- ности до кулачков, под- резание торца, растачи- вание внутренней по- верхности в размер под посадку, растачивание выточки; 1 2 3 4 3 4 2 1 FT /_ \/ * 1КЧ^ Карусель- ный станок
I
42
Продолжение табл. 5
№ опе- рации Наименование и содержание операции № по- верхно- сти Эскиз Оборудование
2 токарная — установка детали в кулачки с вы- веркой по внутренней поверхности, обтачива- ние наружной поверх- ности, подрезание тор- ца, растачивание выточ- ки с другой стороны; разрезание заготовки на две детали 3 5 6 7 7 8 5 3 Карусель- ный станок
1 2 3 4 5 6 7 Обработка зубчатого колеса в собранном виде: слесарная — напрес- совывание венца на сту- пицу; токарная — обтачива- ние наружной поверх- ности начисто, растачи- вание отверстия начисто, подрезание торцов с одной стороны, снятие фаски в отверстии и на венце; токарная — подреза- ние торцов с другой стороны, снятие фаски в отверстии и на венце; сверлильная — свер- ление и развертывание шести отверстий под штифты; сверление и нарезание резьбы в ше- сти отверстиях под винты; слесарная — запрес- совывай ие шести штиф- тов, ввертывание шести винтов; долбежная — долбле- ние двух шпоночных пазов; зуборезная — вывер- ка детали на столе стан- ка по наружной поверх- ности с применением индикатора; фрезерова- ние зубьев колеса; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 11 14 6 \ 1 10 9 8 7 11 14 4 4 Индукцион- ный нагре- ватель Карусель- ный станок Карусель- ный станок Радиально- сверлильный станок Долбежный станок Зубофрезер- ный станок
43
Продолжение табл. 5
№ опе-
рации
Наименование и содержание
операции
№ по-
верхно-
сти
Эскиз
Оборудование j
9
10
11
слесарная — зачистка
заусенцев на зубьях
колеса, припиливание
шпоночных пазов
Контрольная
Закалка зубьев коле-
са токами высокой ча-
стоты
Контрольная
Установка
ТВЧ
8
Типовой технологический процесс изготовления щевронной
вал-шестерни прокатного стана
Вал-шестерня прокатного стана с шевронными зубьями служи!’
для передачи вращения на прокатные вальцы.
В табл. 6 приведена схема технологического процесса изгото-
вления шевронной вал-шестерни среднесортного прокатного стана»
Шестерня имеет 18 зубьев, модуль. 24 мм и изготовляется из стали
40Х по 9-й степени точности.
Типовой технологический процесс изготовления зубчатого колеса
Зубчатое колесо центрифуги, работающее с большими окруж-
ными скоростями, изготовляется из высоколегированной цементи-
руемой стали 18ХНВА. Особые требования к прочности периферий-
ной части колеса и зубьев заставляют отказаться от выбора литой
заготовки и изготовлять деталь из поковки, кроме того, возмож-
ность приложения к зубьям колес весьма больших динамических
нагрузок вызывает необходимость цементации и закалки зубьев на
твердость 7?с = 56 -т- 62. Степень точности — 6.
В табл. 7 приводится схема построения технологического про-
цесса изготовления зубчатого колеса центрифуги.
На предприятиях индивидуального и мелкосерийного произ-
водства технологические процессы оформляются в виде укруп-
ненной маршрутной технологии.
Технологические карты маршрутной технологии содержат
в основном следующие сведения:
а) наименование детали и ее номер;
б) материал детали;
в) перечень укрупненных операций;
44
Таблица 6
Типовой технологический процесс изготовления вал-шестерни прокатного стана
V3 остальное
Сечение по ВВ
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Разметка положения центров на торцах детали Плита
2 Центрование торцов детали с двух сторон 1 । 1 _ — L Станок 262
к
—
-Л.1П
3 Предварительная то- карная обработка Токарный ста- нок с высотой центров 400 мм
4 Термическая обработка (нормализация и отпуск) —
5 Отрезка бруска для испытания -£ □ 4- чН 1 L Плита
6 Фрезерование торцов _L_T Станок 262
7 Разметка положения центров на торцах детали — Плита
8 Центрование торцов с двух сторон ♦ — Станок 262
45
Продолжение табл. 6-
Вертикальный
зубофрезерный
станок с ревер-
сивным меха-
низмом для фре-
зерования шев-
ронного зуба
13 Обтачивание шейки и нарезание резьбы Токарный ста- нок
14 Слесарная обработка — Верстак
15 Контроль — —
г) тип или конкретный номер станка, на котором произво-
дится каждая операция;
д) перечень специального инструмента (режущего и мери-
тельного), применяемого на каждой операции, и в отдельных
случаях перечень нормального инструмента;
е) разряд работы.
ж) норма времени на каждую операцию;
з) ссылки на чертеж или специальный эскиз, прилагаемый
к технологической карте.
Использование типовых технологических процессов изготовле-
ния зубчатых колес в индивидуальном и мелкосерийном произ-
водстве особо целесообразно, так как значительно сокращает
затраты по подготовке производства, повышает культуру произ-
водства и способствует уменьшению брака.
На предприятиях крупносерийного и массового производства
при значительном расчленении операций применяется другая
форма технологических карт.
46
Таблица 7~
Типовой технологический процесс изготовления зубчатого колеса
W 4 остальное
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Предварительная то- карная обработка 1 IP 1 Карусельный станок
2 Вторая предваритель- ная токарная обработка
3 Зуборезная операция (инструмент— специаль- ная червячная фреза) 1 № Зубсфрезерный станок
4 Слесарная обработка (зачистка заусенцев и острых кромок) — Верстак
5 Цементация; глубина цементации 1,5—2,1 мм — —
6 Третья предваритель- ная токарная обработка (снятие цементации с не- закаливаемых поверхно- стей) Карусельный станок
1 Пунктиром на эскизе показаны габариты поковки.
47
Продолжение табл. 7
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
7 Слесарная обработка: зачистка заусенцев, при- тупление острых кромок — Верстак
8 Закалка (на оправке) — —
9 Токарная чистовая (шлифование шлифоваль- ной машинкой торца Л) деталь устанавливается на столе станка с вывер- кой по зубу 1 1 г Карусельный станок
10 Сверление 12 отверстий jj f Радиальносвер- лильный станок
,У7У -
1
11 Слесарная обработка (зачистка острых кромок) — Верстак
12 Шлифование наружной поверхности Круглошлифо- вальный станок
t
13 Шлифование зубьев Зубошлифоваль- ный станок
и
У _±-
14 Слесарная обработка — Верстак
15 Контрольная — —
1 Выверка производится индикатором по ролику, вкладываемому во впадины между зубьями.
48
Технологические карты подробно разработанного технологи-
ческого процесса содержат следующие сведения:
а) наименование детали, ее номер и номер сборочного узла;
б) материал детали;
в) форма и вес заготовки;
г) немер и наименование операции и переходов;
д) эскиз детали с обозначением обрабатываемых поверхно-
стей на эскизе и в тексте;
е) модель, номер станка и его фирма;
ж) перечень нормального и специального режущего, мери-
тельного и вспомогательного инструмента, применяемого в ка-
ждом переходе;
з) перечень применяемых приспособлений;
и) данные о режимах работы: числе проходов, глубине ре-
зания, скорости, подаче и т. д.;
к) нормы времени на каждый переход и на всю операцию
с разделением на машинное, ручное, вспомогательное, прибавоч-
ное время, а также подготовительно-заключительное время;
л) норма обслуживания при многостаночном обслуживании;
м) разряд работы;
н) норма выработки (при массовом производстве).
Технологические карты составляются на каждую операцию.
4 Гинзбург и Шаманин
2760
ГЛАВА II
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНИЧЕСКИХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Конструкция конических зубчатых колес так же, как и цилин-
дрических, является основным фактором, определяющим выбор
схемы технологического процесса их изготовления.
Вопросы технологии изготовления зубчатых колес, освещен-
ные в I главе, в полной мере относится и к коническим зубча-
тым колесам. Вместе с тем конструкция конических зубчатых
колес и их зацепление имеют свои специфические особенности,
существенно влияющие на построение отдельных операций тех-
нологического процесса.
Условием правильной работы' конической зубчатой пары
является совмещение вершин делительных конусов в одной точке.
Смещение вершин концов сопрягаемых конических колес одной по
отношению к другой ведет к нарушению правильности зацепления и
искажению формы и положения пятна контакта.
Правильная сборка конической пары облегчается точным
изготовлением конических колес с соблюдением заданного чер-
тежного расстояния от вершины делительного конуса до мон-
тажной базы.
Все современные зубообрабатывающие станки для нарезания
зубьев конических колес (как с прямыми, так и со спиральными
зубьями) работают по принципу нарезания зубьев инструментом,
режущие кромки которого при своем движении образуют боко-
вую поверхность воображаемых зубьев плоского производящего
колеса, которое находится в зацеплении с нарезаемым колесом.
Плоским коническим колесом называется такое колесо, у ко-
торого угол делительного конуса равен 90° и делительный конус
обращается в плоскость.
На некоторых станках резцы располагаются так, что при дви-
жении они описывают поверхность, соответствующую зубьям так
называемого плосковершинного производящего колеса, т. е. та-
кого колеса, у которого угол наружного конуса равен 90° и на-
ружный конус обращается в плоскость.
От того, как будет установлено нарезаемое зубчатое колесо
на зуборезном станке, будет зависеть правильность его изгото-
50
вления и возможность правильной сборки конической зубчатой
пары. На ряде заводов применяют следующие методы установки
в осевом направлении заготовки конического зубчатого колеса
на зубонарезной станок: по размеру длины образующей началь-
ного конуса; по касанию наружного конуса заготовки с инстру-
ментом; по толщине зубьев. Однако ни один из этих способов не
может с достаточной точностью обеспечить выполнение весьма
важного требования в части получения точного расстояния от
вершины делительного конуса до опорного торца колеса (мон-
тажной дистанции колеса). Поэтому единственно правильным
методом установки зубчатого колеса при нарезании является
установка его непосредственно по величине монтажной дистан-
ции, что может быть точно выполнено при наличии на станках
шкалы и нониуса продольного перемещения делительной бабки.
Для установки заготовки в правильное положение достаточно
установить делительную бабку так, чтобы нониус шкалы показы-
вал величину, равную сумме размеров: монтажной дистанции
(заданной чертежом) и размера толщины бурта оправки, плотно
прилегающего к торцу шпинделя станка.
Такой метод установки детали при нарезании не исключает
необходимости точного изготовления наружного конуса зубчатого
колеса по углу и по положению в отношении монтажной базы.
Искажение этих элементов ведет к нарушению величины и равно-
мерности радиальных зазоров в зацеплении.
Таким образом, основная специфика при токарной обработке
и зубонарезании конических зубчатых колес заключается в точ-
ной осевой установке монтажного торца по отношению к поло-
жению режущего инструмента.
Конические зубчатые колеса так же, как и цилиндрические,
могут относиться к деталям класса «втулки» и класса* «вала», что
определяет выбор принципиальной схемы технологического про-
цесса их изготовления.
4, ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
На первом этапе технологического процесса изготовления
конических зубчатых колес применяется то же оборудование, что
и при изготовлении цилиндрических колес. Следует только оста-
новиться на выборе наиболее целесообразного оборудования для
чистовой токарной обработки конических зубчатых колес в мас-
совом и крупносерийном производстве. К такому оборудованию
относятся многорезцовые станки моделей 116, 1720, 1730 и осо-
бенно станки модели 1722; кроме того, весьма целесообразно
применение вертикальных многошпиндельных токарных автома-
тов моделей 1282, 1А283, 1284.
На фиг. 18 дано сравнение настройки многорезцовых станков
моделей 116 и 1722 для обработки правой части конической
шестерни, относящейся к деталям класса «вала».
4* 'Л
Использование станка модели 1722, имеющего гидрокопиро-
вальное устройство, дешевле и дает возможность получения
более точных деталей, чем на станках, имеющих механические
копировальные устройства.
На станке модели 116 обработка ведется пятью резцами,
при этом резцы для обработки поверхностей 7, 2, 3, 4У 5, 6, 7, S, 9
(фиг. 18, а) трудоемки в заточке и при наладке станка требуют
весьма точного взаимного расположения.
Фиг. 18. Наладка токарных полуавтоматов модели 1720 и 1722 на
обработку конической шестерни.
На станке 1722 (фиг. 18, б) обработка ведется всего тремя
резцами, из которых один — верхний обтачивает за один проход
сразу шесть поверхностей, при этом заточка и установка его
весьма просты, а точность расположения обрабатываемых по-
верхностей всегда стабильна и зависит только от точности изго-
товления копирной линейки.
Во втором этапе технологического процесса, включающем
зубонарезание и последующую обработку, применяются станки,
специально предназначенные для изготовления конических зуб-
чатых колес.
Зубообрабатывающие станки для конических колес выбира-
ются в зависимости от требуемой формы боковых поверхностей
зубьев, габаритов зубчатых колес и заданной производительности.
Для зубонарезания конических зубчатых колес с прямым зу-
бом используются станки следующих моделей: 523, 526, 5А26,
5283, а также типа «Глиссон 3"», «Глиссон 12"», Гарбек («Мо-
дуль») моделей 12-КН, 15-КН, 25-КН, 50-КН, 75-КН, Рейнекер—
БильграхМ и некоторые другие.
52
Для зубонарезания конических зубчатых колес с непрямыми
зубьями (круговыми, косыми, палоидными) используются станки
моделей, 5П23А, 5А27С1, 526, 528, 5284 и аналогичные по размерам
станки типа Глиссон; Гарбек («Модуль») 15-KHS; 25-KHS; 50-KHS;
75-KHS; станки типа Рейнекер — Бильграм, типа Клингельнберг
и некоторые другие. Для шлифования конических колес с круго-
выми зубьями используется станок модели 5872.
В автотракторной промышленности получил распространение
новый высокопроизводительный метод нарезания конических зубча-
тых колес—протягиванием дисковой протяжкой.
Фиг. 19. Протягивание зубьев конической шестерни.
На фиг. 19 показан момент нарезания конической шестерни
автомобильного дифференциала н станке модели СТ-1222, создан-
ном на Московском автомобильном заводе имени Лихачева.
Дисковая фреза-протяжка большого диаметра производит за
один оборот окончательную обработку одной впадины колеса. При
вращении протяжка получает подачу вдоль прорезаемой впадины.
В течение половины оборота работают предварительные зубья,
и протяжка подается по направлению от вершины конуса; за
вторую половину оборота происходит чистовое нарезание с пода-
чей протяжки в обратном направлении. Поворот изделия щ
один угловой шаг происходит в момент, когда мимо детал!
проходит участок протяжки, не имеющий зубьев.
Время обработки одного зуба на станке СТ-1222 устанавли-
вается от 1,9 до 6 сек.
5. СПЕЦИАЛЬНАЯ ОСНАСТКА, ПРИМЕНЯЕМАЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
В настоящей главе описываются только специальные приспо-
собления, применяемые для закрепления конических зубчатых
колес в операции шлифования посадочных цилиндрических поверх-
ностей и торцов с базированием по поверхности зубьев. Оснастка,
используемая в других операциях, аналогична применяемой для
цилиндрических зубчатых колес, и ее конструкция освещена
в соответствующих разделах.
53
Конические зубчатые колеса после закалки обычно подвер-
гаются шлифованию внутреннего отверстия и опорного торца.
Во избежание возникновения погрешностей в зацеплении, как
правило, установку детали при выполнении этой операции произ-
водят в специальных патронах с базированием по элементам
зубьев.
Фиг. 20. Приспособления для шлифования центрального отверстия и шеек
конических шестерен различных видов.
Существует четыре способа базирования конических зубчатых
колес при шлифовании:
а) по конусу выступов;
б) по конусу впадин;
в) по боковым поверхностям зубьев;
г) по боковым поверхностям зубьев и торцу.
Последние два способа наиболее точные и должны приме-
няться в большинстве случаев. Вместе с тем, при изготовлении
менее точных зубчатых колес не исключается применение первых
двух способов.
На фиг. 20,6 показан патрон для установки по делительному
конусу конической шестерни класса «вала» при шлифовании
шеек вала и опорного торца шестерни. Патрон имеет пять шты-
рей с коническими головками, расположенных через три шага,
па которые устанавливается шестерня. Закрепление детали при
шлифовании осуществляется путем нажатия центра задней бабки.
На той же фиг. 20, а изображен патрон для закрепления такой
же по размерам конической шестерни класса «втулки». Шестерня
также устанавливается на пять штырей, но закрепляется двумя
планками с помощью пневматического зажима.
В патронах для базирования по поверхности зубьев и торцу
зубчатое колесо тремя прижимами прижимается к опорному
торцу и одновременно центрируется тремя ромбическими роли-
ками.
54
В мелкосерийном и индивидуальнОхМ производстве для уста-
новки зубчатых колес при шлифовании отверстия используется
патрон с набором дисков, имеющих различное расположение
отверстий под фиксирующие штыри. В зависимости от размеров
шлифуемого зубчатого колеса выбирается и устанавливается
в патрон соответствующий диск. Закрепление деталей различной
конфигурации в патроне осуществляется с помощью набора пла-
нок, подкладок и болтов.
6. ВЫБОР СХЕМЫ ОБРАБОТКИ И ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОЦЕССУ
Выбор схемы технологического процесса изготовления кони-
ческих зубчатых колес так же, как и цилиндрических, произво-
дится на основе учета конструктивных особенностей данного зуб-
чатого колеса, вида производства и его специализации.
Первый этап технологического процесса изготовления кониче-
ских зубчатых колес выполняется по указанным выше для дета-
лей классов «вала» и «втулки» принципиальным схемам. Наи-
более значимой в первом этапе является чистовая токарная
обработка заготовки зубчатого колеса.
В большинстве случаев чистовая токарная обработка кониче-
ских колес производится или в две операции, или по крайней
мере за две установки.
Первая чистовая токарная операция (или первая установка)
включает в себя обработку базового торца, а также наружной
поверхности колеса; во второй токарной операции (или второй
установке) производится обточка конусов и других поверхностей.
При этом за базу принимаются торцевые поверхности, обрабо-
танные в первой операции. Для зубчатых колес, нарезаемых на
станках типа Рсйнекер — Бильграм, или колес с косыми зубьями,
имеющих опорный монтажный торец со стороны малого допол-
нительного конуса, обработка этих опорных поверхностей произ-
водится во второй операции. Для уменьшения перестроек резцов
на размер иногда обтачивание наружного конуса выделяется
в отдельную операцию.
В некоторых случаях, когда обработка наружных поверхно-
стей конического зубчатого колеса выполняется с использованием
гидрокопирсвальных устройств, допускается одновременная обра-
ботка конусов и опорных торцов.
Правильность угла и расстояние вершины наружного конуса
от монтажного торца Н проверяется в массовом и крупносерийном
производстве предельными скобами — «проймами» (рис. 21, а);
в мелкосерийном и индивидуальном производствах — шаблонами
на углы.
Для индивидуального производства может быть рекомендован
способ проверки расположения наружного конуса с помощью
штангензубомера (фиг. 21,6). В этом случае работа произво-
55
дится следующим образом: во второй чистовой операции, уста-
новив по шкале разворот верхнего супорта на угол наружного
конуса зубчатого колеса, делают пробную предварительную про-
точку конуса, проверяя угол с помощью угломера от начисто
проточенной наружной поверхности; убедившись в правильности
угла, продолжают производить проточку, контролируя положение
конуса по отношению к торцевой базе зубомером; после оконча-
тельной проточки наружного конуса обтачивается большой до-
полнительный конус колеса.
Фиг. 21. Различные способы контроля расположения конуса
выступов конического зубчатого колеса.
На шкале «высоты» зубомера устанавливается любой целый
размер Т. Величина размера Л, контролируемого шкалой «тол-
щины», подсчитывается по формуле:
А - К + Т tg <?,
где К — расстояние от опорного торца до наибольшей окруж-
ности выступов; ср — угол наружного конуса колеса.
Конические зубчатые колеса класса «втулки» по первой чи-
стовой токарной операции обтачиваются обычно на разжимной
шпиндельной оправке, вторая чистовая операция выполняется
также на шпиндельной разжимной или центровой с упором
оправке.
Основной операцией второго этапа является зубонарезание.
Зубонарезание конических зубчатых колес модуля больше 2 мм
рекомендуется выполнять в две операции — предварительную и
чистовую.
56
Предварительное фрезерование впадин прямозубых кониче-
ских колес производится на специальных станках или на,’
приспособлениях к горизонтально-фрезерным станкам. Спе-
циальные станки производят фрезерование впадин специаль-
ными дисковыми фрезами и имеют полуавтоматический цикл'
работы.
В мелкосерийном и индивидуальном производстве впадины
конических колес обычно предварительно фрезеруются с исполь-
зованием делительных головок или строгаются без обкатки на
станках модели 526 и «Глиссон 12"».
Правильность контакта зубьев конических зубчатых колео
зависит от точности геометрии зубообрабатывающих станков,,
точности расчетов наладки и правильного расположения кониче-
ской пары в сборке.
Расположение и форма пятна контакта регламентируются
ГОСТ 1758—56. Для конических зубчатых колес как с прямыми,,
так и непрямыми зубьями рекомендуется небольшое смещение-
пятна контакта в сторону малого дополнительного конуса, так
как при нагружении передачи происходит некоторая деформация
зубчатого колеса и соответствующее смещение пятна контакта
к середине зуба.
Регулирование формы и расположения пятна контакта обычно'
производится подналадкой станка при чистовом нарезании
зубьев.
Как правило, подналадка производится при нарезании «ше-
стерни», т. е. меньшей из пары конических колес.
«Колесо» — большее из пары нарезается начисто без подна-
ладки. После чистового нарезания первой «шестерни» из партии
или части партии, обрабатываемой с одной установки инстру-
мента, шестерня обкатывается с колесом на контрольно-обкатном*
станке, и по результатам обкатки производится соответствующая’
подналадка станка. После подналадки производится нарезание
второй детали, проверка ее на контрольно-обкатном станке и,,
в случае необходимости, дополнительная подналадка.
Первое колесо и первая шестерня из партии должны-
также подвергаться поэлементной проверке по нормам точ-
ности ГОСТ.
Конические зубчатые колеса, подвергающиеся термической'
обработке в виде цементации и калки, во втором этапе технологи-
ческого процесса изготовляются в следующей последователь-
ности: 1) предварительное нарезание зубьев; 2) чистовое наре-
зание зубьев; 3) цементация; 4) токарная обработка незакали-
ваемых поверхностей (операция применяется только при снятии
цементационных припусков); 5) закалка; 6) шлифование отвер-
стия торца для зубчатых колес класса «втулки» или шлифование
шеек для зубчатых колес класса «вала»; 7) калибрование*
внутренних шлицев или шпоночных пазов; 8) притирка на прити-
рочных станках или шлифование поверхности зубьев.
57
7. ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Типовой технологический процесс изготовления конического
зубчатого колеса полиграфической машины, в серийном
производстве
Зубчатое колесо (см. табл. 8) изготовляется из штампованной
заготовки из стали 40Х по 8-й степени точности с чистотой по-
верхности зубьев VV6. Колесо относится к деталям класса
«втулки» и обрабатывается по соответствующей схеме (табл. 8).
№ one*
рации
Таблица 8
Типовой технологический процесс изготовления конического зубчатого колеса
Содержание операции
Эскиз
Оборудование
1
Сверление централь-
ного отверстия и подре-
зание торца
Вертикально-
сверлильный
станок
.58
Продолжение табл. 8
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
2 Протягивание кругло- го отверстия и шпоноч- ного паза (последователь- но в две операции) — I g Протяжной станок
3 \ Токарная: обтачивание наружной поверхности, подрезание базового тор- ца и снятие фасок I «М I Токарный ста- нок
А 4 Токарная: обтачивание конусов, подрезание вто- рого тор! а, снятие фасок (в одну или две-три опе- рации) * ф 100^2fcw в ^/6 Токарный ста- нок
\ — 5 Предварительное на- резание зубьев 1 — >s\ V Горизонтально- фрезерный ста- нок
6 Чистовое строгание зубьев Зубострогаль- ный СТоНОК
7 Контрольное обкаты- вание — Контрольно- обкатной ста- нок
8 Слесарная обработка — I Верстак
9 Окончательный кон- троль — —
59
Получение 8-й степени точности обеспечивается технологическим
процессом за счет точной геометрии токарной заготовки, а также
использования для чистового нарезания соответствующего по точ-
ности зубострогального станка.
Предварительное нарезание зубьев производится на горизон-
тально-фрезерном станке с использованием делительного приспо-
собления.
Фрезерование ведется специальной дисковой фрезой. Чисто-
вая обработка зубьев производится на зубострогальном станке
нормальными зубострогальными резцами.
Типовой технологический процесс изготовления вал-шестерни
конического редуктора
Коническая шестерня, показанная на эскизе в табл. 9, имеет
24 зуба; окружной модуль зубьев ms — 6; зубья круговые с углом
наклона р = 35°; чистота поверхности зубьев VVV7. Шестерня
изготовляется из штамповки стали 45Х, зубья шестерни под-
вергаются закалке; твердость зубьев после термообработки
7?с = 46-н52. Шестерня имеет степень точности 7. Технологиче-
ский процесс разработан для условий крупносерийного производ-
ства (табл. 9).
Зубонарезание конических зубчатых колес с круговыми
зубьями может вестись одним из следующих методов:
1) односторонним;
2) простым двусторонним (комбинированным);
3) двойным двусторонним.
При одностороннем методе каждая из боковых сторон зубьев*
как шестерни, так и колеса окончательно обрабатывается
раздельно по отдельной настройке.
Односторонний метод позволяет получать хорошую геометрию
зацепления, но имеет низкую производительность, что делает его
мало приемлемым для серийного производства. Работа по этому
методу наиболее выгодна в индивидуальном и мелкосерийном
производстве, так как требует минимального комплекта инстру-
мента.
При простом двустороннем методе обе стороны впадины ме-
жду зубьями колеса обрабатываются одновременно, зубья же
шестерни по каждой стороне обрабатываются отдельно, как
в одностороннем методе.
Простой двусторонний метод весьма производителен и нахо-
дит применение в серийном производстве.
Двойной двусторонний метод предусматривает одновременную
обработку двух сторон впадины: и у колеса, и у шестерни. Произ-
водительность двойного двустороннего метода примерно в четыре
раза выше одностороннего и требует меньшего оборудования,
однако применяемый инструмент является узко специальным,
в силу чего этот метод рационально применять только в крупно-
серийном и массовом производстве.
60
Таблица 9
Типовой технологический процесс изготовления конической шестерни
серийного редуктора
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Фрезерование и цен- трование торцов J ь Фрезерно-цен- тровочный по- луавтомат, мо- дель 4815
; 2 Токарная обработка хвостовика к Многорезцовый станок, модель 1722
3 Токарная обработка „головы* шестерни
4 Предварительное шли- фование шеек М' — 1 Круглошлифо- вальный станок, модель 312М
61
Продолжение табл. 9’
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
5 6.7 Предварительное на- резание зубьев Чистовое нарезание вогнутой и выпуклой сторон зубьев и 1^-1— Станок модели 5А27-С-1
8 Термическая обработка закалка и отпуск (хво- стовой части) J —
9 Зачистка и притирка центров Вертикально- сверлильный станок, модель 2А135
10 Чистовое шлифование шеек н — Круглошлифо- вальный станок,' модель 312М
11 Шлифование зубьев -ф- - Зубошлифоваль- ный станок, модель 5872
12 Сверление и нарезание резьбы в двух торцевых отверстиях Ilk Вертикально- сверлильный । станок, модель 2А135 '
13 Фрезерование шпоноч- ного паза — jS •—-J— Шпоночно-фре- зерный станок, модель 692А
14 1 Контроль | — Контрольнооб- катной станок, модель 5725
62
В описываемом технологическом процессе предварительное
нарезание зубьев шестерни производится двусторонним методом»
чистовое нарезание выпуклой и вогнутой стороны раздельно —
односторонним методом.
Для шлифования зубьев используются чашечные круги, соот-
ветствующие по геометрическим размерам шлифующей части
чистовым резцовым головкам.
В процессе шлифования производится проверка величины
формы и положения пятна контакта, и выполняется требуемая
подналадка станка.
Проверка производится на контрольно-обкатном станке обкат-
кой шлифованной шестерни с зубчатым колесом.
Типовой технологический процесс изготовления
конического зубчатого венца
транспортной машины
Конический зубчатый венец (см. табл. 10) имеет 40 зубьев::
окружной модуль ms = 5; зубья круговые с углом наклона
р = зо°; направление спирали левое. Заготовка штампованная из
цементуемой стали 18ХГТ. Колесо подвергается цементации на
глубину 1,1—1,6 мм и закалке на твердость 7? с = 56-^63. Сте-
пень точности конического зубчатого колеса — 7.
Технологический процесс соответствует условиям массового
производства (табл. 10).
Как видно из эскизов на первую операцию, токарная обработка
и сверление 9 отверстий совмещены в одну операцию, выполняе-
мую на вертикальном восьмишпиндельном токарном полуавто-
мате, модель 1282. Обработка выполняется за два цикла с двумя*
установками детали.
Первый цикл производится в /, III, V и VII положениях шпин-
деля, второй цикл во II, IV, VI и VIII положениях. Первое и
второе положения не рабочие, в них производится установка
и снятие детали.
После окончания первого цикла, включающего две токарные*
позиции и одну сверлильную, и прихода детали опять в положе-
ние /, рабочий переставляет заготовку на другой шпиндель в по-
ложение //.
Второй цикл состоит из трех токарных позиций и заканчи-
вается в положении VIII, после чего деталь опять приходит'
в положение II и снимается со станка.
Сверление девяти отверстий выполняется специальной девяти-
шпиндельной сверлильной головкой, устанавливаемой на один из.
супортов многошпиндельного токарного станка в соответствую-
щей позиции.
Закалка конического колеса для уменьшения деформаций
производится с установкой детали в специальном закалочном
прессе.
63
&
Типовой технологический проЦесё изготовления конического зубчатого венца автомобиля
Таблица 10
№ опе-
рации
Содержание операции
Эскиз
Оборудование
Гинзбург и Шаманин 2760
Первый цикл
I позиция
Ш позиция
1 Токарная обработка венца в два
цикла и сверление девяти отверстий:
а) первая установка четыре пози-
ции (/, HI, V, VII);
б) вторая установка четыре пози-
ции (II, IV, VI, VIII)
Восьмишпиндельный
вертикальный токарный
полуавтомат, модель
1282
Продолжение табл. 1
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
2 Предварительное нарезание зубьев 1 и 1 Станок для нарезания конических колес с кру- говыми зубьями, модель 525
3 Чистовое нарезание зубьев i 1 1
4 Слесарная обработка: зачистка зау- сенцев, притупление острых кромок, снятие фасок в отверстиях — Слесарный верстак
5 Цементация и закалка —- Специальный пресс
6 Шлифование отверстия //. 1 Внутришлифовальный станок
7 Контрольная операция — Контрольно-обкатной станок, приборы
ГЛАВА III
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧЕРВЯЧНЫХ
ПЕРЕДАЧ
Червячная пара состоит из червяка и червячного колеса. Kai<
червяк, так и червячное колесо могут иметь различное конструк*
тивное оформление.
Червяк может быть насадным на вал, и в этом случае он будет
относиться к деталям класса «втулки», но может быть выполнен
и сплошным в виде вала.
Червячное колесо обычно изготовляется сборным из двух дета-
лей: венца и ступицы, только в передачах малых размеров встре-
чаются червячные колеса, выполненные в виде одной детали. Такая
конструкция колес объясняется тем, что в червячных передачах
имеет место скольжение поверхностей витков червяка и зубьев
колеса с высокими скоростями, вследствие чего в качестве мате-
риала для червячного колеса используется антифрикционный
чугун или бронза, обладающие улучшенными антифрикционными
свойствами, в то время как сама ступица может изготовляться из
менее дефицитного и более дешевого материала.
Указанные конструктивные особенности червяков и червячных
колес определяют выбор принципиальной схемы технологического
процесса их изготовления.
Обработка червяков по первому этапу технологического про-
цесса принципиально не отличается от изготовления цилиндриче-
ских зубчатых колес соответствующего класса.
Схема обработки по первому и второму этапам червячных
колес сходна с обработкой цилиндрических шевронных или кони-
ческих колес в части определенной осевой установки червячного
колеса (а в глобоидных передачах — и червяка) в процессе то-
карной и зубообрабатывающей операций.
Второй этап технологического процесса изготовления червяков
и червячных колес имеет свои специфические особенности, не-
свойственные другим видам передач и в значительной мере зави-
сящие от выбранной геометрии зацепления пары.
5* 67
8. ОБРАБОТКА ЧЕРВЯКОВ И ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС ВО ВТОРОМ ЭТАПЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
В зависимости от формы боковой поверхности витков, червяки
могут разделяться на «линейчатые» и «нелинейчатые». Линейча-
тыми червяками называют червяки, боковая поверхность витков
которых является линейчатой поверхностью или иными сло-
вами — поверхностью, образованной движением прямой линии.
К линейчатым червякам относятся:
1) архимедовы червяки, т. е. червяки, поверхность вит-
ков которых является архимедовой винтовой поверхностью и обра-
зована вращением вокруг оси прямой линии, пересекающей ось
2
Фиг. 22. Схема расположения инструмента при нарезании червяков
с различного вида винтовыми поверхностями.
червяка под углом 90° — а (где а — профильный угол в осевом
сечении) и равномерно перемещающейся вдоль оси червяка;
2) конволютные червяки, имеющие боковую поверх-
ность витков в виде конволютной винтовой поверхности, которая
образуется при вращении прямой линии, не проходящей через
ось червяка;
3) эвольвенты ы е — представляющие частный случай кон-
волютных червяков, т. е. червяки, у которых поверхность витков
является эвольвентной винтовой поверхностью и образована при
вращении прямой, не пересекающей ось червяка, а отстоящей от
оси на расстояние р и составляющей с осью угол, равный углу
подъема винтовой линии на цилиндре радиуса р;
4) глобоидные червяки, имеющие боковую поверхность
витков в виде глобоидной, линейчатой, винтовой поверхностей.
68
Преимущество линейчатых червяков заключается в возмож-
ности образования их витков инструментом с прямолинейными
режущими кромками.
Архимедовы червяки обычно нарезаются на токар-
ных станках, при этом режущие кромки резцов располагаются
в осевом сечении червяка (фиг. 22, а).
Эвольвентные червяки могут нарезаться на токар-
ных станках с раздельным нарезанием каждой стороны витка и
определенным смещением резцов от оси червяка (фиг. 22,6),
Многозаходные эволь-
вентные червяки также
могут фрезероваться
на зубофрезерных стан-
ках червячными фреза-
ми или улитками.
Кроме того, в настоя-
щее время получил
распространение метод
нарезания эвольвент-
ных и архимедовых
червяков чашечными
резцами (долбяками)
на зубофрезерных
станках с использо-
ванием осевой подачи
заготовки червяка
(фиг. 23) и метод вих-
ревого нарезания
на специализированных
станках. Боковая по-
верхность витков эволь-
вентных червяков легко
шлифуется плоским
Фиг. 23. Нарезание червяка чашечным резцом
на зубофрезерном станке.
шлифовальным кругом.
Конволютные
червяки нарезаются на токарном
станке резцами, передняя грань которых расположена в нормаль-
ном сечении впадины или витков червяка (фиг. 22, в, г).
Боковые поверхности витков червяка могут фрезероваться и
шлифоваться дисковым инструментом с коническими производя-
щими поверхностями, при этом получаются так называемые н е-
линейчатые червяки, т. е. червяки, у которых образующие
винтовых поверхностей непрямые линии.
Зубонарезание червячных колес производится на зубофрезер-
ных станках.
Для получения червячного колеса, соответствующего опреде-
ленному червяку, должен быть выдержан принцип максимального
сходства боковых поверхностей червяка и инструмента, нарезаю-
щего колесо. Таким инструментом может быть:
69
1) червячная фреза, изготовленная по номинальным размерам
червяка с учетом припуска на шевингование;
2) червячный шевер, изготовленный также по номинальным
размерам червяка;
3) резец-летучка, профилированный по осевому или нормаль-
ному сечению витков червяка.
Червячные фрезы, обладая высокой производительностью,
могут производить точное нарезание червячных колес, но вслед-
ствие изменения их диаметра после переточек срок службы их
й точность ограничены.
Окончательную доводку зубьев червячного колеса целесооб-
разно производить червячными шевер а ми или червячными фре-
зами, имеющими на зубьях незатылованные ленточки, которые
шлифуются тем же методом и при той же настройке, что и червяк.
Резцы-летучки также могут быть использованы для чистового на-
резания; они имеют преимущество перед червячными фрезами
в меньшей трудоемкости их изготовления, но уступают последним
в производительности. v
Таким образом, нарезание червячных колес следует произво-
дить по следующей методике, удовлетворяющей требованиям точ-
ности геометрии передачи:
1. В массовом и крупносерийном производстве в независи-
мости от геометрии передачи производить высокопроизводитель-
ное предварительное нарезание червячной фрезой при радиаль-
ной или осевой подаче фрезы'и последующее чистовое нарезание
червячным шевером при номинальном межосевом расстоянии.
Существуют конструкции фрез, плавно переходящих в шевер,
а затем в притир. Эти фрезы, несмотря на их высокую стоимость,
являются наиболее совершенным как по точности, так и по про-
изводительности инструментом для нарезания червячных колес
в крупносерийном производстве.
2. В мелкосерийном и индивидуальном производстве целе-
сообразно производить нарезание червячных колес резцами-
летучками.
9. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЛОБОИДНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ПАР
По характеру зацепления глобоидная передача существенно
отличается от червячной передачи с цилиндрическим червяком.
Если цилиндрический червяк и червячное колесо в осевом сече-
нии червяка, перпендикулярном оси колеса, зацепляются как
рейка и зубчатое колесо, то зацепление глобоидной червячной
пары напоминает сопряжение винта и гайки, причем боковые
профили червяка и колеса в этом сечении контактируются по всей
длине. В случае, если образующие профилей в осевом сечении
прямолинейны, то они при своем продолжении будут касаться
определенной окружности dQ (фиг. 24), носящей название «про-
фильной». Радиус профильной окружности зависит от габаритов
передачи и выбранного профильного угла (обычно 20°).
70
Боковые профили витков глобоидного червяка и соответ-
ственно колеса могут иметь в осевом сечении и иную форму,
однако прямолинейность профилей дает большие удобства для
проектирования и изготовления глобоидных передач.
Разработанные в последние годы в СССР и за границей ме-
тоды модификации элементов зацепления глобоидной передачи,
заключающиеся в изменении по определенному закону шага чер-
вяка по его длине, позволяют создавать сильно нагруженные
глобоидные редукторы с применением малодефицитных мате-
риалов. Немодифицированные червяки носят название «классиче-
ских» глобоидных червяков и будучи применены в механизмах
при приработке теряют первоначальную форму поверхности вит-
ков и приобретают естественную модификацию.
Глобоидные червяки могут изготовляться начисто из термо-
улучшенной стали с твердостью на поверхности витков до
7?с= 30—35 или подвергаться закалке с последующим шлифова-
нием или притиранием витков.
Опытом установлено, что при чистовом нарезании для обес-
печения чистоты поверхности витков червяка, имеющего твер-
дость до /?с=35, и при резце, изготовленном из стали Р18, ско-
рость резания должна быть V 1 м/мин.
Такие режимы резания не обычны для зуборезных работ,
поэтому при отсутствии специального оборудования для нареза-
ния глобоидных червяков необходимо проводить некоторую мо-
дернизацию зубофрезерных станков обычного типа, которая за-
ключается в установке на станке дополнительного понижающего
редуктора. В связи с тем, что процесс снятия чистовой стружки при
нарезании червяка (за счет ее большой ширины) идет со значи-
тельными усилиями резания, а стружка не должна прерываться
в течение прохода; требуются особые меры для предупреждения
вибрации станка и инструмента.
Малейшие вибрации кинематической цепи станка приводят
к сколу стружки, мгновенному изменению нагрузки на резец и
появлению волнистости (дроблению) поверхности витка. Для
предупреждения вибрации необходимо особо тщательно набирать
гитару деления станка, при этом сменные шестерни должны
быть изготовлены минимально допустимого по прочности модуля
с малыми циклическими погрешностями.
Большое значение для исключения вибраций в станках, не
имеющих принудительную смазку направляющих стола от насоса
с отдельным мотором, имеет правильный подбор смазки напра-
вляющих.
В связи с тем, что обороты стола таких станков при чистовом
нарезании червяков со скоростью резания V = 1 м/мин малы,
обычно приходится использовать очень вязкие смазочные масла.
На чистоту поверхности витков червяка при чистовом наре-
зании в значительной мере влияет состав охлаждающей жидко-
сти. Наилучшие результаты дает применение эмульсии, в состав
которой входит олеиновая кислота, мыло, касторовое масло,
71
спирт. При доводке резца пастой ГОИ и применении указанной
эмульсии достигается чистота поверхности витков червяка, соот-
ветствующая VVV7 — V У\/ 8.
Глобоидные червяки, подвергающиеся закалке, имеют пони-
женные требования к чистоте поверхности витков до шлифования
и нарезаются с нормальными скоростями резания.
Шлифование поверхности витков таких червяков после за-
калки производится с применением специальных шлифовальных
головок.
Шлифование глобоидных червяков является весьма трудоем-
ким процессом и в большинстве случаев позволяет получать червяки
только с измененной геометрией.
Фиг. 24. Схема нарезания глобоидного червяка и червячного колеса.
На ряде заводов в качестве отделочной операции для зака-
ленных червяков применяют абразивную притирку червяков
с макетными чугунными или деревянными колесами, а также
притирку в паре со штатным колесом. Как изготовление глобоид-
ных червяков, так и изготовление глобоидных червячных колес
основывается на следующих технологических принципах:
1. Принцип нарезания глобоидных червяков, обратный прин-
ципу нарезания зубчатых колес на зубофрезерных станках при
неизменной кинематике станка. Нарезаемая заготовка червяка
закрепляется в супорте станка, а на стол ставится фрезерная или
резцовая головка.
2. И червяк, и червячное колесо должны иметь выбранные
конструктивно или технологически базы, которые сохраняются
в процессе изготовления и сборки пары. Такими базами для чер-
вяка и шестерни могут быть или внутренние цилиндрические
поверхности, или поверхности шеек и обязательно опорные торцы.
В чертежах червяка и колеса особо указываются эти базовые
поверхности и базовые размеры.
72
3. Нарезание витков червяка ведется инструментом, совпа-
дающим по геометрическим размерам и форме с профилем зуба
червячного колеса в осевом сечении червяка, перпендикулярном'
оси червячного колеса (фиг. 24, а).
Нарезание зубье-в червячного колеса ведется инструментом
или пространственным (червячные фрезы, шевера), совпадающим'
по геометрическим размерам и форме с глобоидным червяком,
или плоским (резцы-летучки, гребенки), совпадающим по гео-
метрическим размерам с осевым сечением витков глобоидного'
червяка (фиг. 24,6).
4. Расположение геометрических осей вращения нарезаемых
червяков и червячных колес и режущего инструмента, а также*
положение базовых торцов деталей и инструмента в процессе
нарезания должны с большей точностью соответствовать рабо-
чему положению деталей.
5. Конструкция и размеры шаблонов и калибров, применяе-
мых для проверки установки деталей пары, при нарезании-
должны совпадать с конструкцией и размерами калибров и ша-
блонов, применяемых при монтаже пары в корпусе редуктора.
10. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
ЧЕРВЯКОВ И ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС
Токарная обработка червяков и червячных колес произво-
дится на универсальных токарных и карусельных станках. Для
обточки глобоидных червяков целесообразно использование
гидрокопировальных ' устройств или специальных поворотных
супортов.
Обработка червяков и колес по второму этапу, кроме универ-
сальных токарных и зубофрезерных станков, требует применения
специализированного оборудования. Для обработки витков чер-
вяков используются следующие типы станков:
1) токарные универсальные станки соответствующих габа-
ритов;
2) станки для фрезерования витков червяка моделей 561 и др.;
3) универсальные токарные станки с приспособлением для
вихревого нарезания червяков и резьб;
4) резьбошлифовальные станки моделей ММ-582 и др.;
5) специальные станки для шлифования червяков типа «Клин-
гельнберг», модели HSF-33 и HSS-33 и др.;
6) зубофрезерные, имеющие осевую подачу шпинделя фрезы
для нарезания червяков чашечными резцами (долбяками);
7) зубофрезерные, моделей: РС-ЗГ завода «Комсомолец»,.
WFS-8 (СКТБ-3), 547 и др., а также универсальные зубофрезер-
ные станки с дополнительным редуктором, для получения ско-
рости резания 1-^-4 м/ман, применяемой для нарезания глобоид-
ных червяков.
Для нарезания червячных колес могут применяться любые
зубофрезерные станки, имеющие осевую подачу шпинделя фрезы.
73
11. ВЫБОР СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЧЕРВЯКОВ И ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС
Выбор схемы технологического процесса изготовления червя-
ков и червячных колес производится с учетом:
а) конструкции детали в части принадлежности ее к опреде-
ленному типовому классу деталей; геометрии боковых поверхно-
стей витков червяка, материала червяка, вида термообработки,
^степени точности;
б) объема производства и его специализации.
Могут быть рекомендованы следующие схемы технологиче-
ских процессов (табл. 11, 12).
Таблица 11
Схема технологического процесса изготовления червяков из улучшенных сталей
с твердостью поверхности витков #с = 32-н38
Червяк класса „втулки* Червяк класса „вала*
№ опе- рации Содержание операции № опе- рации Содержание операции
1 2 3 4 5 Сверление центрального от- верстия и подрезание одного торца Развертывание или протяги- вание отверстия Токарная обработка под нарезание витков Нарезание витков Полирование витков или шлифование 1 2 3 4 5 6 Фрезерование торцов и цен- трование заготовки Токарная обработка под нарезание витков Нарезание витков Шлифование шеек Фрезерование шлицев или шпоночных пазов Полирование витков или шлифование
Аналогичная схема применяется при изготовлении азотирован-
ных червяков, так как азотируется окончательно готовый червяк
(табл. 12). Последовательность технологических процессов изгото-
вления глобоидных червяков следующая.
1. Для незакаливаемых червяков:
1) предварительная токарная обработка;
2) термическая обработка;
3) токарная обработка с созданием технологических баз для
установки червяка при нарезании;
4) шлифование технологических баз;
5) обтачивание глобоидной выемки;
6) предварительное нарезание;
7) получистовое и чистовое нарезание (с учетом модифи-
кации);
8) контроль;
74
Таблица 12
гСхема технологического процесса изготовления червяков с твердостью
на поверхности витков /?CJ>56
(кроме азотированных)
< Червяк класса „втулки“ Червяк класса „вала"
№ опе- . рации Содержание операции № опе- рации Содержание операции
1 1 2 1 i 3 4 5 6 7 8 8а 9 Сверление центрального от- верстия и подрезание одного торца Развертывание или протяги- вание отверстия Токарная обработка под нарезание витков Нарезание витков Слесарная обработка Термическая обработка (це- ментация и закалка или за- калка ТВЧ) Шлифование отверстия и торнов (для цементированных червяков) Шлифование витков червяка (для цементированных червя- ков) Полирование или шлифова- ние витков (после закалки ТВЧ) Контроль 1 2 3 4 5 6 7 8 8а 9 Фрезерование торцов и цен- трование Токарная обработка под нарезание витков Нарезание витков Слесарная обработка Термическая об работка (це- ментация и закалка ТВЧ) Притирка центров Шлифование шеек и базовых торцов Шлифование витков червяка (для цементированных или каленых в ванне червяков) Полирование или шлифова- ние витков (после закалки ТВЧ) Контроль
9) фрезерование концов витков;
10) слесарная обработка;
11) притирание с макетным колесом (операция не обяза-
тельная) ;
12) чистовая токарная обработка шеек, резьб и т. д.;
13) шлифование шеек;
14) слесарная обработка;
15) окончательный контроль;
16) азотирование (в некоторых передачах выполняется после
притирки червяка в паре).
2. Для закаливаемых червяков:
1) предварительная токарная обработка;
2) термическая обработка;
3) токарная обработка с созданием технологических баз;
4) шлифование технологических баз;
75
5) обтачивание глобоидной выемки;
6) предварительное нарезание;
7) получистовое и чистовое нарезание (с учетом модифи-
кации) ;
8) контроль;
9) фрезерование концов витков;
10) токарная обработка шеек, нарезание резьб и т. д.;
И) слесарная обработка;
12) контроль;
13) омеднение резьбовых участков, центров и торцов;
14) термическая обработка (цементация и закалка);
15) снятие омеднения;
16) перецентровывание червяка (с базированием от шеек,
наиболее близко расположенных от нарезанной части);
17) шлифование всех шеек;
18) шлифование витков (как вариант);
19) притирание с макетным колесом;
20) слесарная обработка;
21) окончательный контроль.
При изготовлении червячных колес сборной конструкции
используется схема построения технологического процесса, при-
веденная в табл. 13.
Таблица 13
Схема технологического процесса изготовления сборного червячного колеса
№ опе- рации Содержание операции | № опе- рации Содержание операции
1 2 1 1 2 Ступица Сверление отверстия и под- резание торца Предварительная токарная обработка под посадку венца Венец Предварительная токарная обработка под посадку на ступицу Червячное колесо в сборе Посадка венца на ступицу Чистовая токарная обра- ботка 3 4 5 6 7 Штифтование венца на сту- пице Нарезание зубьев предвари- тельно червячной фрезой Шевингование зубьев (опе- рация выполняется, если на- резание ведется червячной фрезой с оставлением соответ- ствующего припуска) 1 Слесарная обработка Контроль
Для второго этапа изготовления несборных червячных колес
остается действительной только последняя часть процесса, начи-
ная с четвертой операции.
76
12. ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЧЕРВЯКОВ И ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС
Типовой технологический процесс изготовления червяка
класса «втулки» для малооборотной несиловой передачи
Червяк изготовляется из проката стали 45; твердость
/?с = 35 4- 40; число заходов — один; модуль 5 мм\ степень точ-
ности 9; чистота поверхности витков W 6. Технологический про-
цесс характерен для мелкосерийного производства (табл. 14).
Таблица 14
Типовой технологический процесс изготовления червяка класса «втулки»
№ опе- рации Содержание операции Эскиз обработки Оборудование
1 Отрезка заготовки — Дисковая пила
2 Сверление, зенкование и развер- тывание отверстия, подрезание одного торца, снятие фаски Токарный ста- нок
3 Протягивание шпоночного паза [ Протяжной станок
4 Обточка наружной поверхности, подрезание второго торца, снятие трех фасок
fd Токарный ста- нок
5 Нарезание витков червяка Токарный станок
77
Продолжение табл. 14
№ опе- рации Содержание операции Эскиз обработки Оборудование
6 Слесарная обработка (снятие заусенцев и заделка концов витков) — Слесарный верстак
7 Контроль — —
Таблица 15
Типовой технологический процесс изготовления червячного колеса
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Фрезеровать прибыли Вертикально- фрезерный станок
2 Токарная обработка: сверле- ние, растачивание и разверты- вание отверстия, подрезание торцов и снятие фасок с одной стороны, обтачивание наружной поверхности до кулачков Токарный станок
78
Продолжение табл. 15
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
3 Токарная обработка: подре- зание торцов с другой стороны, снятие фасок, обтачивание на- рхжной поверхности, растачи- вание кольцевой выемки JJ Токарный станок
4 Нарезание зубьев резцом- летучкой (с применением осе- вой подачи) л К! Зубофрезерный станок
5 Слесарная обработка — Слесарный верстак
6 Контроль — -—
Типовой технологический процесс изготовления червячного колеса*
Червячное колесо имеет число зубьев Z == 30 и предназна^
чается для работы с описанным выше червяком; заготовка колеса-
чугуная отливка из СЧ-21-40. Технологический процесс харак-
терен для мелкосерийного производства (табл. 15).
Типовой технологический процесс изготовления червяка
серийного редуктора
Червяк серийного редуктора изготовляется из стали 12ХНЗА,
цементуется и закаливается на твердость 7?с ~ 56 62; заго-
товка — штамповка. Червяк имеет следующие данные по заце-
плению: ms = 5 мм, число заходов Zj = 2, отношение диаметра
делительной окружности к модулю q = 8, угол подъема винтовой
линии на цилиндре ddl\ А = 14°02'; степень точности 7, число>
зубьев сопрягаемого колеса z2 ~ 39. Технологические процессы
изготовления червяка и сопрягаемого червячного колеса даны
в табл. 16 и 17.
Предварительное фрезерование зубьев и шевингование произ-
водится специальным инструментом: фрезой и шевером, соответ-
ствующим по геометрическим размерам сопрягаемому червяку.
79.
Таблица 16
Типовой технологический процесс изготовления червяка серийного редуктора
W 5 остальное
Сечение поАА
тп3 =5 Цементовать на глубину
И/ =2 1-1,5 мм
0,5=20° , Калить Rc-56-62
K-W02.' _
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
1 Фрезерование и цен- трование —ЦЕ ь- Фрезерно-цен- тровочный по- луавтомат, мо- дель 4815
1 2 Токарная: обтачивание поверхностей /, 2, 3 (по- верхность 1 обточить с припуском под шлифо- вание), снятие фасок 4, 5, прорезание канавки 6, подрезание торна с обра- зованием радиуса 7 ‘f 1 Z 5 3 6 7 Токарный мно- горезцовый, модель 1720
3 Токарная: обтачивание поверхностей 8, 9, 10 с припуском на шлифо- вание (поверхность 11 начисто); снятие фасок 12, 13, 14; прорезание канавки 15; подрезание торцов с образованием галтелей 16, 17 12 11 10 3 8 17 15 14 16 13
80
Продолжение табл. 16
№ опе- рации Содержание операции Эскиз Оборудование
4 Фрезерование витков червяка предварительно (инструмент — специаль- ная дисковая фреза) —1: Червячно-фре- зерный станок, модель К-11 !
1
5 Слесарная обработка: зачистка и заделка кон- цов витков — Слесарный верстак
6 Термическая обработ- ка: цементация и закал- ка (поверхность 8 и цен- тра изолировать) — —
7 Проверка на магнит- ном дефектоскопе Магнитный дефектоскоп
8 Шлифование поверхно- стей /, 8, 9, 10 8 9 1( 7 1 I II Круглошлифо- вальный станок, модель 312 М
9 Фрезерование шпоноч- ной канавки Шпоночно-фре- зерный автомат, модель 692А
10 Шлифование витков червяка —ь— / Резъбошлифо- вальный станок, модель ММ-582
4-^1
11 Слесарная обработка 1 ' Слесарный | верстак
12 Контроль — —
6 Гинзбург и Шаманин 2760
81
Таблица 17
Типовой технологический процесс изготовления червячного колеса
серийного редуктора
№ one- „ рации 1 С^деожание операции __ » _. Эскиз обработки Оборудование
1 Ступица Токарная: растачива- ние и развертывание от- верстия /, подрезание торца 2; снятие фасок 3 и 4 1 3 2 9 Токарно-ре- вольверный станок, модель 1340
'//Ж///'
2 Токарная: подрезание торцов 5, 5, 7; сня1ие фасок 8, 9, обтачивание наружной поверхности 10 предварительно и на- чисто С к б 10 Ь8 7 9 Токарно-много- резцовый ста- нок, модель 1720
82
Продолжение табл. 17
№ опе- рации Содержание операции Эскиз обработки Оборудование
3 Протягивание шпоноч- ного паза 7 Протяжной станок, модель МА-1
4 Слесарная обработка — Слесарный верстак
1 Венец Токарная: подрезание торна Л обтачивание на- ружной поверхности 2 2 ж 1 1 Токарный ста- нок 1623
2 Токарная: подрезание второго торца 3\ раста- чивание внутренней по- верхности 4. Снятие фа- ски 5 ч \ 3 /5 Токарный ста- нок модель 1623
3 Слесарная обработка — Слесарный верстак
6*
Продолжение табл. 17
№ опе- рации Содержание операции Эскиз обработки • Оборудование
1 Червячное колесо в собранном виде Напрессовать венец на ступицу — Индукционная печь, пресс
2 Токарная: подрезание торцов ступицы и обода с двух сторон начисто и обтачивание наружной поверхности, выточка выемки ₽ — 15 и закруг- лений г = 6 Токарный мно- горезцовый ста- нок, модель 1720
1
3 Сверление шести от- верстий с двух сторон детали (с поворотом де- тали) и нарезание резьбы Вертикально- сверлильный станок, модель 2А125
4 Слесарная обработка: ввинчивание стопоров — Слесарный верстак
5 Нарезание зубьев (пред- варительное) Зубофрезерный станок 5Д20
6 Шевингование зубьев и:
7 Слесарная обработка — Слесарный верстак
8 Контроль — —
84
ГЛАВА IV
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ДЛЯ УСТАНОВКИ ДЕТАЛЕЙ НА ЗУБОРЕЗНЫХ СТАНКАХ
13. ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ПРИНЦИПЫ
БАЗИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
Одним из главных составных элементов, обеспечивающих хо-
рошее качество зуборезных работ, помимо наличия специальных
зуборезных станков, являются специальные приспособления для
установки и крепления обрабатываемых деталей. Удачная кон-
струкция и тщательное изготовление приспособлений оказывают
большое влияние на качество и точность обрабатываемых зубьев.
В задачу настоящей главы входит показать типовые кон-
струкции зуборезных приспособлений.
Конструкции приспособлений определяются:
1) типом станка, способом обработки и конструкцией режу-
щего инструмента;
2) конструкцией обрабатываемой детали и связанной с ней
установочной базой, используемой для установки в приспособле-
нии, согласно технологическому процессу.
Характер производства — массовый, серийный или индиви-
дуальный оказывает известное влияние на конструкцию зуборез-
ных приспособлений; при конструировании приспособлений этот
фактор следует учитывать. Однако, прежде всего, на конструкцию
приспособления влияет степень точности обрабатываемой детали.
Чем степень точности выше, тем более опециализированной вы-
полняется конструкция приспособления или более индивидуали-
зированной осуществляется установка деталей, и наоборот, чем
ниже требуется степень точности, тем более общее, более универ-
сальное приспособление может быть применено. Однако при мас-
совом производстве вообще может быть поставлен вопрос о полу-
чении зубчатых колес не путем механической обработки, а дру-
гими методами, например, холодным прессованием или горячим
прокатыванием и другими, если позволяют это конструкция и раз.-
меры деталей.
На первый взгляд зуборезные приспособления по конструкции
> представляются несколько однообразными, однако при детальном
рассмотрении оказывается возможным разбить их на ряд типич-
85
йых групп, что имеет известное практическое значение, например,
в случае их подбора для обработки сходных по типоразмерам
деталей.
В помещаемой ниже таблице указаны главные признаки, ко-
торые являются основой разбивки зуборезных приспособлений на
группы.
В производственной практике существуют подробно разработан-
ные классификации приспособлений к зуборезным станкам, в ко-
торые включаются как типовые конструкции, так и специальные
приспособления для зуборезных работ — чистовых, предваритель-
ной обработки зубьев и различных отделочных операций. Однако
подробное рассмотрение подобных классификаций не входит
в задачу настоящей работы.
В табл. 18 представлены основные группы зуборезных приспо-
соблений. Как видно из таблицы, конструктивные группы приспо-
соблений определяются типом станка и, следовательно, способом
обработки, а также положением детали на станке, ее конструкцией
и общим технологическим планом обработки детали, которым за-
даются технологические базы для зуборезных операций. Конкрет-
ные конструктивные формы приспособлений определяются также
способом их центрирования на станке для точного согласования
положения обрабатываемой детали с режущим инструментом, га-
баритами ее и, наконец, принятой системой закрепления детали
в приспособлении.
Таблица 18
Главные признаки разбивки зуборезных приспособлений на типовые группы
Станки Положение оси детали Конструкция детали Технологические базы
З^бодолбеж- ные и з\бо- строгальные Вертикаль- ное распо- ложение оси обрабатывае- мой детали С прямыми зубьями на- ружного и внутреннего зацепления Главна плоскость Дополните, цилиндр зя база цилиндр льная база плоскость Установка по центро- вым отвер- стиям и дру- гим базам
Зубсфрезер- ные Прямозубые и косозубые детали, а также чер- вячные ко- леса
Зубодолбеж- ные и зубо- строгальные Зубофрезер- ные Горизон- тальное рас- положение оси обраба- тываемой детали Цилиндриче- ские детали и детали с коническим зубом Плоскость и отверстия Плоскость и наружная цилиндриче- ская поверх- ность —
86
Приспособления с горизонтальной осью центрируются, как пра-
вило, по отверстию шпинделя станка. Приспособления с вертикаль-
ной осью центрируются на столах станков следующими способами:
а) цилиндрическим выступом в основании приспособления по
выточке или отверстию в столе станка;
б) конусным хвостовиком оправки по конусному отверстию
стола;
в) установкой в центрах:
г) центрированием приспособления с помощью индикатора.
Последний способ применяется тогда, когда необходимо достиг-
нуть более высокой точности центрирования приспособления.
Однако если погрешность, вызываемая центрированием обрабаты-
ваемой детали в приспособлении, также не допустима, то в этих
случаях по индикатору выверяется и сама деталь.
Выверка с помощью индикатора целесообразна при установке
крупногабаритных деталей в индивидуальном производстве, хотя
нередко этот способ центрирования применяется и для деталей
средних, а также и мелких размеров. Вообще же эта выверка
трудная и требует затраты большого количества времени, следова-
тельно, для массового производства нецелесообразна.
Так как приспособления устанавливаются либо на шпиндели
для изделий, либо на столы зуборезных станков, то конструкция и
действительные размеры центрирующих элементов приспособлений
определяются посадочными местами столов и шпинделей, которые
служат не только для установки и центрирования, но и для крепле-
ния зуборезных приспособлений. Для конкретного проектирования
приспособлений необходимо располагать данными о посадочных
местах для приспособлений, получаемых либо путем эскизирования
и замеров на месте, либо из каких-нибудь руководящих материа-
лов и справочников.
Для центрирования приспособлений главным элементом столов
зуборезных станков являются либо конусные отверстия, либо ци-
линдрические отверстия. По изложенным выше соображениям опре-
делены технологические и производственные факторы, в значи-
тельной мере определяющие тип и конструкцию зуборезных приспо-
соблений.
14. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ПОДСТАВОК
Уже само различие в конструкциях посадочных мест во многих
случаях предопределяет конструкцию приспособлений и, безусловно,
тех ее мест, которые непосредственно связаны с посадочными ме-
стами станков. Это можно, между прочим, видеть на примерах
фиг. 25. На фиг. 25, а, б и в представлены приспособления, устана-
вливаемые на столы станков, центрируемые и закрепляемые по-
средством обратного конуса (вершина конуса направлена из стола
станка). Затягивание конуса и закрепление обрабатываемой детали
производится гайкой вручную с помощью ключа. На фиг. 25, п, р,
е и т изображены приспособления, которые центрируются при по-
87
Фиг. 25. Наиболее типичные образцы деталей с указанием мест
обработки и типичные приспособления к ним.
88
мощи прямого конуса (вершина конуса направлена внутрь шпин-
деля) и закрепляются затягиванием тягой через шпиндель. Иногда
корпус (оправка) приспособления с конусным хвостом дополни-
тельно крепится винтами к шпинделю станка (фиг. 25, и и р).
Обрабатываемая деталь крепится в этих случаях либо непо-
средственно тягой за резьбовой конец изделия, причем возможно
дополнительное крепление, например, цангой, как изображено на
фиг. 25, с, либо той же тягой через посредство дополнительных дета-
лей приспособления, например, шайб, колец, дисков с пушечным
замком А и Б, т. е. с вырезами под шипы гайки тяги (см. фиг. 26),
Фиг. 26. Конструктивный вариант съемной шайбы с вырезами
(„пушечный" зажим)
А — вырез шайбы; Б — шип гайки.
связанных с тягой. С помощью этих съемных деталей, устанавливае-
мых с наружного торца изделия, и производится крепление тягой
обрабатываемых деталей на шпинделе станка (см. фиг. 25, п и р).
Наконец, возможно крепление изделия со стороны свободного'
внешнего торца,’•независимо от тяги, как показано на фиг. 25, т.
На фиг. с 25,9/с по 25, о изображены приспособления с верти-
кальной осью изделия, устанавливаемые на столы станков и центри-
руемые по отверстию в столе. Приспособления обычно крепятся
болтами за плечики пазов столов. На фиг. 25, з показан другой
способ крепления приспособления к столу с помощью тяги, как
было описано выше.
Способы крепления обрабатываемых деталей в зуборезных при-
способлениях несколько однообразны и в основном определяются
конструкцией, размерами и характером обработки деталей. Кре-
пежными элементами являются чаще всего болты, шайбы, при-
хваты;, и их использование вполне ясно из рисунков. Несколько ори-
гинальнее конструкция, изображенная на фиг. 25, м. Здесь деталь
крепится за резьбовой конец, а зубчатый венец разгружается под-
водимой под него с помощью маховика втулкой, что создает хоро-
шую опору и дополнительное крепление. На фиг. 25, к деталь под-
жимается центром; на фиг. 25, о деталь стоит в центрах и вра-
щается хомутом, как поводком.
89
На фиг. 25, у, ф,х представлены приспособления с горизон-
тальной осью, которые устанавливаются и центрируются по
отверстию шпинделя станка и крепятся либо болтами, либо с по-
мощью тяг. В первых двух случаях длинные оправки приспособле-
ний подпираются центрами, в третьем—сама деталь поставлена
в центрах с поводковым хомутиком.
Остальные фигуры, т. е. фиг. 25, г, д и е, представляют приспо-
собления, устанавливаемые на стол станка и выверяемые по инди-
катору. Обрабатываемая деталь крепится в первых двух случаях
с помощью обычных гаек ключом, в третьем случае применен цан-
говый зажим.
Приведенные в фиг. 25 детали с наружными, внутренними и ко-
ническими зубьями классов валов, дисков и вгулок являются наи-
более типичными. На деталях указаны места обработки, оттенен-
ные утолщенной контурной линией. Приведенные на фиг. 25
приспособления являются типичными и наиболее часто встре-
чающимися в индивидуальном, мелкосерийном и серийном произ-
водствах, а обрабатываемые детали—малые (до 300 мм) и
средние (до 700 мм) по размерам. По виду оборудования и техно-
логической операции рассмотренные приспособления разбиваются
на группы. Приспособления на фиг. 25, а, б, в, г и з — зубодолбеж-
ные, на фиг. 25, д,е, ж и с 25, а по 25, о — зубофрезерные с верти-
кальной осью, на фиг. 25, п, р, с -и т — зубострогальные, на
фиг. 25, у, ф и х — зубофрезерные с горизонтальной осью.
Еще одна особенность рассматриваемых приспособлений состоит
в том, что все обрабатываемые детали центрируются самим при-
способлением. Однако в случаях, когда необходимо достигнуть
особо точной установки деталей (в индивидуальном и мелкосерий-
ном производстве и особенно при обработке крупногабаритных
деталей), производится выверка по индикатору. Такая выверка до-
пускает некоторое упрощение конструкции приспособлений, однако
делает их универсальными, пригодными на группу типоразмеров
обрабатываемых деталей, и не исключает возможности иметь смен-
ные детали в виде оправок, втулок и дисков для установки и центри-
рования разных по конструкции и размерам изделий.
Основной деталью таких приспособлений являются подставки,
которые в зависимости от типа станка, типоразмеров деталей и дру-
гих условий могут быть разными по конструктивному оформлению.
Некоторые типы подставок представлены на фиг. 27. На фиг. 27, а
изображена сварная подставка, в которую можно устанавливать
сменные оправки в зависимости от посадочных диаметров d цен-
трируемых изделий; на фиг. 27,6 представлена подставка, у кото-
рой сменным является центрирующее кольцо с опорным буртиком
для изделий типа втулок. Рассмотренные на фиг. 27, а и б кон-
струкции при установке на стол станка выверяются по индикатору.
Подставка по фиг. 27, д не требует тщательной выверки, так как
это делается непосредственно с обрабатываемой деталью. Подклад-
ной диск делается сменным в зависимости от конструкции и габа-
ритов изделия. Подставки по фиг. 27, в и е предназначаются на один
90
Фиг. 27. Типы подставок: а — подставка со сменной, по размеру d, оправкой: б — подставка со сменной, по
размеру d, втулкой: д— подставка со сменным диском' ewe— две подставки, отличающиеся тем, что у одной
сменным является диск, у другой — корпус; г и ж ~ подставки для деталей_средних размеров, з~ подставка
для крупных деталей.
с ганок, центрируются конусным основанием и имеют общие детали..
Между собою они отличаются только тем, что в первой конструкции,
предназначенной для изделий диаметром 150—300 мм, сменным
является опорный диск, во второй конструкции для обработки мел-
ких деталей диаметром до 150 мм оказалось целесообразным сде-
лать сменным корпус приспособления. Конструкции, изображенные
на фиг. 27, г и ж, применяются для обработки деталей средних раз-
меров. Конструктивно они очень просты и надежны в работе.
К приспособлениям, рассмотренным на фиг. с 27, а по 27, ж,
обычно предъявляются некоторые технические требования. Так,
сварные и литые корпуса должны быть отожжены для снятия вну-
тренних напряжений во избежание возможных короблений. Парал-
лельность верхней опорной поверхности к плоскости основания вы-
держивается с допусками от 0,02 до 0,1 мм в пределах размеров'
поверхности.
Более сложные технические требования предъявляются к под-
ставке, изображенной на фиг. 27, а, используемой для обработки
крупных дорогостоящих деталей ответственного назначения. Сни-
жение качества таких деталей по причине^ неудовлетворительного
состояния приспособления совершенно недопустимо. Поэтому
отливка, изготовляемая из чугуна марки СЧ12—24, подвергается
отпуску нагревом до температуры 250—350° для снятия внутренних
напряжений, являющихся причиной короблений. Нижняя прива-
лочная поверхность обрабатывается с чистотой под VX/6, после
этого шабрится «под краску». Во время эксплуатации эта поверх-
ность периодически проверяется на плоскостность и шабрится не1
реже, чем один раз в год для предохранения поверхности стола’
станка от порчи и перекосов при креплении подставки. Верхняя
опорная поверхность также обрабатывается с чистотой под W6 и«
шабрится «под краску». Параллельность верхней опорной плоскости
по отношению к основанию выдерживается до 0,1 в пределах габа-
ритов и затем в эксплуатации подвергается периодической проверке
непосредственно на станке путем проточки резцом. Такая же про-
верка резцом производится в необходимых случаях и при всякой
повторной установке подставки на стол станка.
Из рассмотренных на фиг. 27 типов подставок видно, что их“
конструктивные формы развиваются в различных направлениях, но
все они в той или иной мере сохраняют универсальность, обеспечи-
вая возможность обработки группы типоразмеров изделий без
существенных переналадок.
По зуборезным приспособлениям, так же как и по другим ста-
ночным приспособлениям, еще предстоят большие задачи по отбору
и отработке для рекомендаций в производство наиболее простых^
технологичных и надежных в работе приспособлений в зависимости
от типа оборудования, степеней точности, чистоты поверхности
и конструкции обрабатываемых деталей.
В этом отношении рассмотренные выше конструкции уже про-
шли в той или иной степени разностороннюю проверку и испытании
и применяются в соответствующих случаях.
92
Имеются и другие характерные конструкции зуборезных приспо-
соблений, менее распространенные, однако некоторые из них
.должны будут получить широкое распространение, например, при-
способления с применением пневматики, о чем будет рассказано
ниже.
15. ОСОБЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В настоящей работе не представляется возможным рассмотреть
.все известные конструкции зуборезных приспособлений, поэтому
здесь будут представлены наиболее характерные из них.
На фиг. 28 изображена простая установка деталей типа валов
(вал-шестерней) на зубофрезерном станке «Комсомолец». Эта уста-
новка совершенно не требует
•специальных приспособлений.
Применяемые здесь центры,
хомутики и другие части и де-
тали приспособлений явля-
ются нормальными и универ-
сальными, — обычными при-
надлежностями станка.
По данной схеме установ-
ки можно сделать следующие
замечания: она целесообразна
.для обработки деталей 8-й и
9-й степеней точности, так
как износ центровых гнезд во
время нарезания зубьев, про-
гиб оси вала-шестерни и,
в общем, недостаточно жесткая
система не позволяют полу-
чать более высокой точности
обработки и хорошей чистоты
поверхности.
В рассмотренных на фиг. 25
и 27 зуборезных приспособле-
ниях крепление обрабатывае-
мой детали осуществляется
вручную посредством ключа и
Фиг. 28. Схема установки вала-шестерни
на зубофрезерном станке „Комсомолец":
1 — кронштейн станка; 2 — верхний центр,
3 — обрабатываемая деталь; 4 — хомутик;
5 — нижний центр; 6 — угольник-поводок;
7 — стол станка.
гайки. Таким образом, эта группа
приспособлений состоит из конструкций с ручным приводом.
На фиг. 29 изображено приспособление также с ручным приво-
дом, но закрепление детали с одновременным точным центрирова-
нием достигается за счет упругой деформации тарельчатой мем-
браны 5, увеличивающейся по диаметру (до 0,12 мм) при нажатии
на верхний торец гайкой 6. Кроме центрирования и зажима обраба-
тываемой детали по внутреннему диаметру, последняя прижимается
к торцу А корпуса 2 быстросъемной шайбой 4, гайкой 6 через пру-
жину 5. Пружина обеспечивает определенную силу прижима, уста-
навливаемую практически регулированием гайки 7. На столе станка
приспособление центрируется нижним концом оправки 1.
93
Такого типа приспособления просты и удобны в эксплуатации,,
обеспечивают быстрое и надежное закрепление обрабатываемых,
деталей.
Другой тип приспособления с ручным приводом представлен на
фиг. 30. Здесь для предварительного зажима и центрирования
используется упругая среда — гидропластическая масса. Давление
на гидропластическую массу производится ввертыванием винта 5»
Фиг. 29. Зубодолбежное приспособление с тарельчатой мембраной.
Масса под давлением разжимает тонкие упругие стенки втулки 4
и центрирует изделие. Окончательный зажим производится посред-
ством гайки и сменных чашек 1 и 3. Корпус (тумба) универсальный
и может быть использован для других наладок.
Приспособление предназначено для чистового фрезерования.
Начерно профрезерованные зубья шестерни устанавливаются при
помощи шарикового фиксатора 2 симметрично зубьям чистовой чер-
вячной фрезы, что обеспечивает равномерное распределение при-
пуска между режущими кромками зубьев фрезы.
94
В зуборезной практике находят применение быстродействующие
приспособления с механизированным приводом. Для этой цели
в качестве исходного зажимного усилия используется давление сжа-
того воздуха.
На фиг. 31 изображено пневматическое приспособление для
фрезерования зубьев, применяемое на Харьковском тракторном
заводе. Приспособление устанавливается на нормализованном по-
воротном столе 6 с диафрагменной камерой А. Деталь устанавли-
Разрез по АОЬ
Фиг. 30. Зубофрезерное приспособление с гидропластмассой.
вается отверстием на шлицевой палец 2 и прижимается к кольцу 3
при впуске воздуха в полость А перемещением резиновой диа-
фрагмы 7, штоком 5 и тягой 4 через съемную шайбу /. При выпуске
воздуха из камеры А в атмосферу пружина 8 поднимает диа-
фрагму, шток и тягу кверху, освобождая съемную шайбу, и деталь
снимается.
Зуборезные приспособления с механизированным креплением
детали пока недостаточно распространены в производстве, но надо
полагать, что их применение еще будет расширено.
В целях повышения производительности и уменьшения вспомога-
тельного времени, детали типа втулок и дисков очень часто устана-
вливаются в приспособления по 2—3 шт., а иногда пакетом по 5,
10 и 20 шт. На фиг. 25, г, к и у представлены приспособления
95
Фиг. 31. Пневматическое зубофрезерное приспособление.
Вид по стрелке А
Фиг. 32. Зубофрезерное приспособление с установкой деталей пакетом.
96
с установкой по несколько деталей. Пакет из 5 и 10 шт. закре-
пляется в приспособлении, показанном на фиг. 32. Детали устана-
вливаются на опорное кольцо корпус? 2, накрываются кольцом 3 и
закрепляются планками 5 в трех местах навертыванием гаек 6 на
Фиг. 33. Зубофрезерное приспособление со съемной оправкой для
обработки деталей пакетом: А— подставка, В—съемная, переносная часть.
шпильки 4. Детали центрируются двумя неподвижными кулач-
ками 1 и одним подвижным кулачком 8, который передвигается
винтом 7 до каленого упора 9, тем самым обеспечивая ходовую
посадку (300 X). Подвижной кулачок сделан для удобства снятия
тонких изделий, которые иначе «закусывают» от перекосов при
7 Гинзбург и Шаманин 2760 97
съеме. На столе станка приспособление центрируется цилиндри-
ческим выступом или выверяется по индикатору.
Особого внимания заслуживает конструкция, изображенная на
фиг. 33. Приспособление состоит из двух основных узлов — под-
ставки А и съемной переносной части В — оправки.
Подставка А центрируется на столе станка втулкой 1 и крепится
к нему болтами. Оправка устанавливается на каленые кольца 3,
центрируется втулкой 7 на пальце 6. Для угловой ориентировки
служит ромбический палец 2, Оправка крепится к подставке тремя
откидными болтами 4 и гайками 5. Обрабатываемые детали в ко-
личестве 19 шт. устанавливаются на каленое кольцо S, центри-
руются по каленым платикам 9 и крепятся съемным диском 10>
тремя шпильками 13 с гайками 11. Рым 12 служит для подъема
и переноса оправки.
Обработка в приспособлениях подобного типа производится
в две операции: 1) предварительное прорезывание и 2) окончатель-
ное фрезерование зубьев.
Для этого необходимо иметь две одинаковые подставки и две-
три переносные оправки. После предварительного прорезывания
зубьев оправка переносится без перезакрепления деталей на под-
ставку другого станка, где и производится окончательное фрезеро-
вание.
Рассмотренное приспособление является высокопроизводи-
тельным, пригодным для обработки деталей по 8-й и 9-й степеням
точности в крупносерийном производстве. Вспомогательное время на
единицу изделия здесь незначительное и может быть еще умень-
шено, если устанавливать и закреплять детали в третью оправку
в то время, когда первая и вторая находятся в работе.
Следует обратить внимание на то, что в таком большом пакете
обрабатываемых изделий снимается фрезами в общем значительный
объем металла в виде стружки, поэтому необходимо внимательно
следить за износом инструмента и своевременной его заменой
новым.
Для многих случаев зуборезных работ имеются определенные,
типичные конструктивные решения, однако процесс отбора типовых
конструкций приспособлений в производственных условиях, их
технологическая и конструктивная отработка еще находятся в на-
чальной стадии.
В этом направлении необходимо продолжать работать кон-
структорским бюро по технологической оснастке совместно с зубо-
резами, новаторами производства.
16. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗУБОРЕЗНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Выше были показаны наиболее типичные и характерные зубо-
резные приспособления, рассмотрены методы согласования их со
станком, базирование обрабатываемых деталей и способы крепле-
ния последних. Теперь необходимо сделать еще несколько отдель-
ных замечаний в отношении конструкции приспособлений и их
эксплуатации. Замечания следующие:
98
1. Конструкции зуборезных приспособлений должны обладать
достаточной жесткостью, исключающей возможность вибрации
изделий в процессе их обработки.
2. В приспособлениях необходимо располагать опорные поверх-
ности по возможности ближе к месту обработки изделия, а усилие
зажима следует прикладывать против опорных поверхностей при-
способлений, чтобы исключить деформацию изделия.
3. Конструкции приспособлений должны быть по возможности
годны для одновременной установки нескольких изделий, чтобы
лучше использовать машинное время и уменьшить вспомогательное
время на единицу изделия и тем самым повысить производитель-
ность зуборезных работ.
4. Приспособления со съемной частью целесообразно применять
для обработки деталей пакетами или крупных, трудоемких в у?та-
новке. Съемные приспособления позволяют производить установку
изделия на приспособления вне станка, что существенно уменьшает
затраты вспомогательного времени. Однако обработанные изделия
получаются пониженной точности из-за наличия дополнительных
центрирующих элементов установки съемной части.
5. Зуборезные приспособления должны быть по возможности
универсальными за счет смены отдельных второстепенных деталей
приспособлений или даже без смены таковых. Универсальность
конструкции позволяет производить обработку разных по конфигу-
рации и размерам деталей без существенных дополнительных затрат
на специальные приспособления.
6. В большинстве зуборезных приспособлений закрепление изде-
лий осуществляется гайками посредством шайб и других деталей,
однако быстросъемные шайбы, как правило, не применяются, так
как они дают слишком незначительную экономию вспомогатель-
ного времени по сравнению с машинным временем, а равномерность
зажима получается несколько худшей.
17. ПРИМЕРЫ ИЗ ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКИ
В заключение, для полноты рассмотренных вопросов о типовых
конструкциях зуборезных приспособлений и их эксплуатации, ниже
приводится несколько примеров из зарубежной практики L
На фиг. 34 представлен случай сложной и точной проверки
установки крупногабаритного колеса редуктора, насаженного на
вал. Проверка производится индикаторами. Как видно из рисунка,
деталь крепится болтами за торец колеса через фланец подставки.
Оригинальное приспособление для фрезерования зубьев пакета
из десяти деталей изображено на фиг. 35. В этом приспособлении
центрирование и зажим происходят одновременно, от одной зажим-
ной гайки 5.
При зажиме гайка давит на втулку, приваренную к фигурной
планке 6, в которую врезаны три качалки 3. Качалки одним концом
1 Примеры взяты из журнала Maschinenbautechnick (ГДР), 1956, №
стр. 147 и 1956, № 4, стр. 187.
7* №
Фиг. 34. Проверка установки колеса редуктора
на зубофрезерном станке.
Фиг. 35. Зубофрезерное приспособление для фрезеро-
вания деталей паке!ом.
нажимают на плунжеры 4, которые упираются в диск 7. Диск при
зажиме перемещается вниз и перемещает три длинных пальца S,
поставленных под углом к оси приспособления. Пальцы своими
скосами центрируют детали. Другим концом качалки нажимают на
тарелку 2, которая производит закрепление деталей. При раскре-
плении диск 7 поднимается вверх сильными тарельчатыми пружи-
нами 1 и выводит пальцы, облегчая съем деталей.
фиг. 36. Пневматический
поджим центра на зубо-
фрезерном станке.
Фиг. 37. Цанговое зубофрезерное при-
способление с ножным раскреплением
детали.
При фрезеровании зубьев на валиках, на станках типа «Комсо-
мЬлец» поджим верхним центром обычно производится от руки.
Однако для этой цели может быть использована и сила пневмати-
ческого зажима. Такое использование пневматики представлено на
фиг. 36. Деталь ставится на нижний пружинный центр 2 и поджи-
мается к конусу.1 верхним центром <?, связанным со штоком 4 ци-
линдра 5, работающего от пневматики. Такой зажим облегчает
труд рабочего и уменьшает вспомогательное время.
Особо интересной представляется конструкция приспособления,
изображенного на фиг. 37. Приспособление предназначено для кре-
пления деталей, имеющих хвостовик, который вставляется в цангу.
Зажим деталей в цанге 2 производится автоматически, под дей-
ствием пакета сильных тарельчатых пружин 6, которые нажимают
101
на буртик тяги 7 и через регулируемую втулку 5 и стакан 3 пере-
дают зажимное усилие на конус цанги, в то время как последняя
упирается в гайку 1. Раскрепление производится рычагом 11,
чер^з звенья 9, путем сжатия пакета тарельчатых пружин
тягами 7 и 8 и последующего опускания стакана 3 вниз разгружен-
ной пружиной 4. Зажимной рычаг не препятствует вращению стола,
так как он связан со втулками /0, внутри которых может свободно
вращаться во время фрезерования при ненагруженном рычаге.
Конструкция позволяет заменить зажим от ноги — пневматикой,
конечно, при соответствующем переоборудовании зажимного узла.
Приведенные примеры говорят об опыте, который вполне может
быть использован и в нашей практике.
ГЛАВА V
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
18. ДИСКОВЫЕ МОДУЛЬНЫЕ И ПАЛЬЦЕВЫЕ ФАСОННЫЕ ФРЕЗЫ
Зуборезный инструмент в большей степени, чем приспособления
для зуборезных работ, имеет вполне установившиеся конструкции,
обеспечивающие обработку любого типа деталей: валов, втулок и
других, имеющих зубья или шлицы с эвольвентным профилем по
ГОСТ 6033—51.
Фиг. 38. Дисковая модульная фреза.
Фиг. 39. Пальцевая
модульная фреза.
Конструкция инструментов определяется двумя основными фак-
торами: 1) методом изготовления зубьев, 2) видом рабочих движе-
ний инструмента.
Методов изготовления зубьев два: 1) метод копирования, 2) ме-
тод обкатывания.
Нарезание зубьев по методу копирования может производиться
либо дисковой модульной фрезой (фиг. 38), либо пальцевой фасон-
ной фрезой (фиг. 39). У данных инструментов режущая кромка
представляет копию очертания впадины нарезаемого колеса. Ввиду
того, что профиль зуба, эвольвента, определяется радиусом Го
„ mz
основной окружности, а радиус r0 = -y- *cosad является перемен-
103
ной величиной, при точном нарезании,* для каждой детали, в зави-
симости от модуля т и числа зубьев Z, требуется, вообще говоря,
свой, особый инструмент. Для нарезания всех зубчатых изделий,
у которых угол зацепления согласно ГОСТ 3058—54, равен 20°,
модуль т принимается соответственно значениям по ОСТ 1597, и
число зубьев Z может быть от наименьшего (обыкновенно 12) до
бесконечно большого, соответствующего зубчатой рейке, — понадо-
билось бы огромное количество инструментов.
Дисковые модульные фрезы являются наиболее распространен-
ным инструментом, работающим по методу копирования. Вопрос об
уменьшении количества требуемого инструмента здесь решается за
счет допущения некоторых известных погрешностей в профиле. Со-
гласно ОСТ 20181—40 для каждого значения модуля применяют
комплекты из 8 или 15 дисковых фрез, при помощи которых наре-
зают все детали наружного зацепления данного модуля, если это
не исключается какими-либо другими условиями, например, нали-
чием на обрабатываемой детали конструктивных элементов, мешаю-
щих производить обработку этими фрезами. Каждая из фрез ком-
плекта нарежет точно только то колесо, на которое она по числу
зубьев рассчитана. При другом числе зубьев профили будут полу-
чаться с погрешностями. *
В табл. 19 представлена разбивка чисел зубьев шестерен по
ОСТ 20181—40 по номерам фрез для любого модуля.
Комплект из 8 и 15 фрез
Таблица 19
№ фрезы 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Число 3}бьев шестерни 12—13 14—16 — 17—20 — 21—25 —
12 13 14 15—16 17—18 19—20 21—22 23—25
№ фрезы 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
Число зубьев шестерни 26—33 — 35—54 — 55—134 — 135 и зубчатая рейка
26—29 30—34 35—41 42—54 55—79 80—134
Такие комплекты делаются для каждого стандартного модуля,
начиная с т — 0,3 до т = 16, однако восьмиштучный набор фрез
для шестерен только до модуля 8 включительно. Основные размеры
фрез должны соответствовать ОСТ 20181—40.
104
Фрезы изготовляются из стали марки 9ХС по ГОСТ 5950—51 или*
из стали марки У12А по ГОСТ 1435—54 и термически обрабаты-
ваются на твердость по рабочей части 61—64 /?с. Применяют для*
фрез также и стали 9ХВГ по ГОСТ 5950—51, Р9 и Р18 по ГОСТ
5952—51.
Технические условия на фрезы дисковые зуборезные (модуль-
ные) должны соответствовать ГОСТ 1678—53.
Пальцевые фасонные фрезы (фиг. 39), также работающие по
методу копирования, применяются для индивидуального нарезания'
и при ремонтных, неответственных работах, особенно при больших,
модулях. Обычно их изготовляют для фрезерования шевронных
колес с модулем от 10 до 45. Фрезы изготовляются из стали марки
9ХВГ и Р9, термически обрабатываются до твердости 62 -н 65 /?с.
Пальцевые фасонные фрезы (модульные и питчевские) не стан-
дартизованы и изготовляются по ведомственным нормалям. Число*
зубьев у пальцевых фрез в зависимости от диаметра следующее:
d в мм . . 40—45 50-70 75—140 150—220
z........ 2 4 6 8
19. ДОЛБЯКИ
Нарезание зубьев по методу обкатывания является основнымт
наиболее универсальным способом, обеспечивающим необходимую*
точность профиля и высокую производительность. В зависимости от
типа зуборезного станка, а следовательно, вида инструмента и свя-
занных с ним особенностей, в движении обкатывания и рабочем дви-
жении различают четыре способа нарезания зубьев: 1) зубчатым-
колесом; 2) рейкой; 3) червячной фрезой и 4) одним зубом с про-
филем рейки.
Каждый из перечисленных четырех способов осуществляется по-
средством определенного типа инструмента.
В первом способе режущим инструментом служит зубчатое ко-
лесо, называемое долбяко^. Долбяками возможна обработка изде-
лий как с внешним зацеплением, так и с внутренним, прямозубых,
и косозубых колес. Долбяки стандартизованы.
На фиг. 40 представлены стандартные типы долбяков по
ГОСТ 321—41^-330—41. На фиг. 40, а изображены долбяки — ди-
сковый и чашечный. Эти долбяки предназначаются для нарезания
прямозубых цилиндрических зубчатых колес наружного и внутрен;
него зацепления, с той разницей, что чашечные применяются для
тех изделий, у которых габаритные очертания вынуждают углублять
внутрь долбяка гайки, крепящие инструмент на шпинделе станка.
Стандартные долбяки дисковые с делительным диаметром 75 мм*
изготовляются для модулей от т = 1 до т = 4,5; с делительнымг
диаметром 100 мм — для модулей от т — 1 до т = 8. Долбяки ча-
шечные изготовляются соответственно до т =3,5 и т = 7.
Долбяки дисковые и чашечные изготовляются для колес с нор-
мальной высотой зуба (f=l) и с укороченной высотой зуба
(/ = 0,8).
105
На фиг. 40, б представлены долбяки зуборезные втулочные,
а на фиг. 40, в—долбяки зуборезные хвостовые. Эти долбяки
предназначаются главным образом для нарезания прямозубых ци-
линдрических зубчатых колес внутреннего зацепления. Втулочные
Фиг. 40. Стандартные конструкции зубодолбежных инструментов: а — долбяк
дисковый (верхняя половина фигуры) и долбяк чашечный (нижняя половина
фигуры); б — долбяк втулочный; в —долбяк хвостовой: г — долбяк дисковый
косозубый; д — долбяк хвостовой косозубый.
долбяки изготовляются с модуля т = 1 мм до т = 3,5 мм, хвосто-
вые — до т = 2,75 мм.
На фиг. 40, г представлены долбяки зуборезные дисковые косо-
зубые, предназначаемые для нарезания колес с косыми (винто-
10G
выми) зубьями наружного зацепления с углом исходного контура
:20°. Стандартными углами уклона винтовой линии являются 15° и
23°, другие уклоньг выполняются как специальные, соответственно
этому и долбяки бывают стандартными и специальными. Стандарт-
ные долбяки изготовляются от модуля т =1 до т — 7 мм.
На фиг. 40, д представлены долбяки зуборезные хвостовые
косозубые, предназначаемые для нарезания цилиндрических зуб-
чатых колес с винтовыми зубьями внутреннего зацепления,
с углом наклона винтовой линии 15° и 23°. Стандартные долбяки
изготовляются от модуля т = 1 до т = 4 мм.
Все перечисленные долбяки изготовляются из быстрорежущих
сталей марок Р18, Р9. При изготовлении долбяков сварными или
сборными хвостовая часть и втулочная изготовляются из конструк-
ционной стали. Твердость режущей части долбяков на передней
грани должна быть в пределах 62 -н 75 хвостовой и втулочной —
не ниже 40 /?с.
Долбяки изготовляются трех классов:
а) чистовые, класса А— для обработки колес 2-го класса точ-
ности, ГОСТ 1643—46 (7-й степени точности, ГОСТ 1643—56);
б) чистовые класса Б — для обработки колес 3-го и 4-го клас-
сов точности (8—9-й степеней точности);
в) обдирочные — для предварительной обработки зубьев.
Технические условия на долбяки должны соответствовать
ГОСТ 331—41.
20. ГРЕБЕНКИ
При способе нарезания зубьев рейкой, режущим инструментом
являются гребенки: прямозубые и косозубые. Гребенки приме-
няются для нарезания зубчатых колес наружного зацепления. Пря-
мозубые гребенки применяются для колес с прямым зубом и изго-
товляются двух типов (фиг. 41): 1-го типа — для наклонной уста-
новки к направлению резания под углом 6°3(У; 2-го типа—для
установки перпендикулярно к направлению резания. Стандартные
гребенки изготовляются от модуля т=\ до т = 20 мм четырех
классов: чистовые — класса точности А—для колес 2-го класса
точности (7-й степени точности); класса точности Б — для колес
-3-го и 4-го классов точности (8—9-й степеней точности); шлифо-
вочные (обработка под шлифование) и черновые.
Гребенки дают наиболее точный эвольвентный профиль и допу-
скают обработку колес с модулем до 60 и диаметром до 12 м.
Косозубые гребенки (фиг. 42) применяются для нарезания
шевроннцх колес и изготовляются трех классов: классов точности
Л, Б и черновые. Угол наклона зубьев 30°.
В рабочем положении гребенка устанавливается параллельно
торцу нарезаемого колеса.
Стандартные гребенки изготовляются от модуля т = 3 до
т = 20.
При изготовлении гребенок как прямозубых, так и косозубых
•сварными, режущая часть выполняется из быстрорежущей
107
Гребенка типа И
Фиг. 41. Прямозубые гребенки для нарезания зубьев.
Комплект гребенок из двух штук,
правая и левая (левая гребенка
симметрична правой)
Фиг. 42. Косозубые гребенки для нарезания шевронных колес.
108
стали Pl8, Р9 и 9ХВГ, державочная часть из стали ШХ-15 по
ГОСТ 801—47, стали 45 и др. Термообработка рабочей части
62 -н 64 R с, остального — не ниже 35 7?с.
21. ЧЕРВЯЧНЫЕ ФРЕЗЫ
При способе нарезания зубьев червячными фрезами, режу-
щим инструментом являются фрезы червячные модульные, при-
меняемые для обработки зубчатых колес с эвольвентным профи-
лем наружного зацепления с прямым и винтовым зубьями.
Фрезы применяются для черновой и чистовой обработок.
Фрезы изготовляются одно-двух- и трехзаходными.
Фиг. 43. Червячные фрезы для нарезания эвольвентных шлицев на валах.
Многозаходные фрезы более производительные, чем одно-
заходные, однако наибольший эффект достигается при черновом
фрезеровании. Однозаходные фрезы стандартизованы, много-
заходные — являются специальным инструментом и изготовля-
ются по ведомственным чертежам.
Фрезы по ГОСТ 6637—53 предназначаются для нарезания
зубьев на валах зубчатых (шлицевых) эвольвентных соединений
по ГОСТ 6033—51. По образованию формьи впадин зубчатых ва-
лов — плоской или закругленной — фрезы изготовляются двух
типов (фиг. 43). По классу точности — двух классов: А и В.
Материал фрез — сталь марки Р18 или Р9 по ГОСТ 5952—51.
Твердость режущих частей в пределах 62 65 Rc,
109
Фрезы по ГОСТ 3346—46 предназначаются для нарезания
зубьев на цилиндрических зубчатых колесах с эвольвентным
профилем и изготовляются трех классов: Д, В и С. Фрезы клас-
сов А и В—для нарезания колес 3-го и 4-го классов (8—9-й сте-
пеней точности); класса С — для колес ниже 9-й степени точ-
ности. Фрезы изготовляются с модулем от т — 1 до т=20 мм.
Как видно из фиг. 44, фрезы могут иметь заборный конус
для нарезания косозубых колес с большим углом наклона зубьев.
Профиль зубьев фрез
Тип I Тип IT Тип И Тип W
Нефланкированный ФИмнкированнЬш Нефланкировинный
Фиг. 44. Червячные фрезы для нарезания зубьев цилиндрических колес.
Зубья фрез шлифуются по профилю для 3-го и 4-го классов,
точности (8—9-й степеней точности), но могут быть и не шли-
фованными (для колес ниже 4-го класса точности). Рекомендуе-
мый материал для изготовления фрез — быстрорежущая
сталь Р18 и Р9 по ГОСТ 5952—51, а также — легированная
сталь 9ХС по ГОСТ 5950—51. Твердость фрез из быстрорежущей
стали и ее заменителей в пределах 62 4- 65 /?с; твердость для
стали 9ХС — в пределах 61 -н 63 /?<> Фрезы должны соответство-
вать техническим условиям по ГОСТ 2973—45.
Обычно червячные фрезы изготовляются целиком из быстро-
режущей стали или ее заменителей, на что требуется много-
дорогостоящих сталей. Так например, для изготовления цельной
фрезы с модулем т = 5 мм расходуется 10 кг быстрорежущей
стали. В связи с этим создаются новые конструкции червячных
110
фрез, в которых быстрорежущая сталь применяется только на-
рабочие части зубьев фрез. К таким конструкциям относятся
различные сборные червячные фрезы, которые, однако, еще не
нашли достаточно широкого распространения в производстве-
из-за технологических трудностей и высокой стоимости изгото-
вления. У сборных фрез с модулем т = 5^15 мм режущая
часть выполняется в виде вставных гребенок; у фрез с модулем
15 мм делаются вставные зубья. Окончательное шлифование-
таких фрез производится в собранном виде.
В настоящее время применяются сборные фрезы со встав-
ными зубьями и меньших модулей. Так на Московском заводе*
им. Буденного изготовлены и работают сборные червячные
фрезы с модулем т — 4,23 и 5 мм. Считается целесообраз-
ным изготовлять фрезы со вставными зубьями, начиная с модуля1
т = 2 мм.
Изготовление фрез со вставными зубьями делает возможным
увеличить задние углы заточки по профилю и при вершине.
На заводе им. Буденного изготовлены остро заточенные сбор-
ные фрезы, у которых изготовлены задние углы по профилю 10°
и при вершине 12° -в то врмя как у обычных фрез затылованием-
можно получить задние углы по профилю не более 3°.
Увеличение задних углов и изменение их величин примени-
тельно к конкретным условиям обрабатываемого изделия обес-
печивает высокие эксплуатационные качества и повышение произ-
водительности более чем на 40%.
Для этих фрез шлифование ножей производится в специаль-
ном комплекте приспособлений, которые обеспечивают должное
качество поверхностей и точность размеров. В результате особой;
технологии изготовления ножей и конструкции фрез становится*
возможным производить замену отдельных ножей при их поломке
без снятия фрез со станка. Корпус фрезы может иметь более-
продолжительный срок службы.
- Червячные фрезы с пластинками твердого сплава применяются1
для скоростного нарезания зубчатых колес, причем для стальных
изделий ставятся пластинки марки Т5КЮ, для чугунных —
марки ВК8 по ГОСТ 3882 — 53. Однако ввиду больших трудностей;
при шлифовании задних углов и получающихся при этОхМ тре-
щин, червячные фрезы с пластинками твердого сплава еще не
получили широкого распространения.
22. РЕЗЦЫ
При способе нарезания одним зубом с профилем рейки
режущим инструментОхМ являются зубострогальные резцы
ГОСТ 5392—50. Стандартные зубострогальные резцы предназна-
чаются для нарезания конических колес с прямым зубом. Таких
резцов по стандарту четыре типа, которые конструктивно совер-
шенно одинаковы и отличаются друг от друга габаритами, неко-
торыми другими размерами и креплением к резцедержателю.
111
Таблица 20
Перечень стандартов на зуборезный инструмент
№ ГОСТ Наименование инструмента
ГОСТ 321—41 Долбяки зуборезные дисковые прямозубые 0 75. Основ- ные размеры.
ГОСТ 322—41 Долбяки зуборезные дисковые прямозубые 0 1С0. Основ- ные размеры.
ГОСТ 323—41 Долбяки зуборезные чашечные прямозубые 0 75. Основ- ные размеры.
ГОСТ 324—41 Долбяки зуборезные чашечные прямозубые 0 100. Основ- ные размеры.
ГОСТ 325—41 Долбяки зуборезные втулочные прямозубые 0 50. Основ- ные размеры.
ГОСТ 326—41 Долбяки зуборезные хвостовые прямозубые 0, 25. Основ- ные размеры.
ГОСТ 327—41 Долбяки зуборезные дисковые косозубые 0 100 с углом спирали 15°. Основные размеры.
ГОСТ 328—41 Долбяки зуборезные дисковые косозубые 0 23°. Основ- ные размеры.
ГОСТ 329-41 Долбяки зуборезные хвостовые косозубые 0 38 с углом спирали 15°. Основные размеры.
ГОСТ 330—41 Долбяки зуборезные хвостовые косозубые 0 38 с углом спирали 23°. Основные размеры.
ГОСТ 331—41 Долбяки зуборезные. Технические условия.
ГОСТ 6762—53 Долбяки зуборезные для шлицевых соединений с эволь- вентным профилем. Размеры.
ГОСТ 5392—50 Резцы зубострогальные чистовые для конических колес с прямым зубом.
ГОСТ 1678—53 Фрезы дисковые зубофрезерные (модульные). Техниче- ские условия.
ГОСТ 2973—45 Фрезы червячные чистовые однозаходные для цилиндри- ческих* зубчатых колес. Технические условия.
ГОСТ 3346—46 Фрезы червячные чистовые однозаходные для цилиндри- ческих зубчатых колес. Размеры.
ГОСТ 6637—53 Фрезы червячные чистовые для шлицевых валов с эволь- вентным профилем.
ОСТ 20181—40 Фрезы дисковые зуборезные (модульные). Основные размеры.
112
Зубострогальные резцы (фиг. 45) 1-го типа охватывают модули
от т = о,з д0 /и = 3,25 мм, 2-го типа от т = 0,5 до т = 5,5 мм,
3-го типа от т=1 до т=10 мм, 4-го типа от т = 3 до
т = 20 мм.
Резцы изготовляются сварными, причем режущая часть — из
быстрорежущей стали Р18, Р9 и 9ХВГ, державочная часть — из
Фиг. 45. Зубострогальиый резец.
стали 45Х. Режущая часть термически обрабатывается на твер-
дость 62—65 державочная часть — в пределах от 30—35 Rc
до 40 R с. Технические условия должны соответствовать предусмо-
тренным ГОСТ 5392—50.
Из рассмотренных конструкций зуборезного инструмента
видно, что многие виды зуборезных работ выполняются стандарт-
ным инструментом. В настоящей работе не представляется воз-
можным подробно изложить исполнительные размеры инстру-
ментов, поэтому для справок приводится перечень стандартов
(табл. 20).
23. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС
Стандартный зуборезный инструмент обычно изготовляется
по ведомственным нормалям, разработанным на основе и в пол-
ном соответствии с ГОСТ. Специальный инструмент изгото-
вляется по ведомственным чертежам.
Наряду со стандартными, выше были рассмотрены некоторые
типы специальных зуборезных инструментов. Кроме этого, имеется
большая группа специальных инструментов для обработки чер-
вячных колес.
Для обработки червячных колес применяются червячные
фрезы с радиальной и тангенциальной подачами. Фрезы с ра-
диальной подачей бывают: а) однозаходные, б) двухзаходные при
нарезании червячных колес с четным числом зубьев Z > 60 и
в) многозаходные, когда число зубьев нарезаемого колеса и
число заходов червяка не имеют общих множителей.
8 Гинзбург и Шаманин 2760 113
Фрезы с тангенциальной подачей работают независимо от
заходности, однако их применение ограничивается условием воз-
можности радиальной сборки червячного колеса, что выражается
формулой
где ад— угол исходного контура;
«о — угол подъема винтовой 'линии по делительному ци-
линдру;
dx — диаметр делительного цилиндра основного червяка
в мм;
Del — наружный диаметр основного червяка в мм.
Но червячные фрезы все же дороги, когда необходимо наре-
зать одно или несколько червячных колес пониженной точности.
В таких случаях применяется нарезание колес так называемыми
летучими резцами.
На фиг. 46 представлено несколько типичных резцов и нала-
док для нарезания червячных колес. На фиг. 46, а представлен
резец для нарезания зубчатых червячных колес с модулем m = 2,
а на фиг. 46, б представлен резец, заточенный с обоих концов,
для нарезания червячных колес с модулем т — 5,34 мм, числом
захода & ч числом зубьев 34. Резцы изготовляются из быстро-
режущих сталей Р18 и термически обрабатываются на твердость
62 — 64 /?с. Профили резцов шлифуются и проверяются спе-
циальными шаблонами,, один из которых изображен на фиг. 46.
Резцы-летучки не стандартизованы и изготовляются по ведом-
ственным чертежам, так как они являются специальными для
каждого конкретного случая червячной пары. Особо специальным
является задний угол а у поверхности Р (фиг. 46,а), а для
резца, изображенного на фиг. 46, б, еще и длина его. Эти вели-
чины зависят от многих параметров червячной пары, в том
числе от числа заходов, числа зубьев, модуля и расстояния ме-
жду осями червяка и колеса.
На фиг. 46, в, г и д показаны типичные случаи наладок и
установок резцов. На фиг. 46, в изображена оправка с одним
резцом. Обработка одним резцом применяется в двух случаях:
а) при однозаходных червяках, б) при числе заходов, не крат-
ных числу зубьев. При числе заходов, кратных числу зубьев
(с четными числами), резцы устанавливаются так, как на
фиг. 46, гид. На фиг. 46, г два резца поставлены вдоль оси
оправки с расстоянием между осями резцов, равным нечетному,
числу осевых шагов, например, на расстоянии 3/ (три шага).
Такое расположение резцов обеспечивает нарезание обоими рез-
цами методом обкатки'всех зубьев колеса. На фиг. 46,6 поста-
влен один резец, но имеющий режущую часть на обоих концах.
Эта наладка равнозначна предыдущей.
Хорошие результаты дают головки, изготовленные за одно
целое с резцами, хотя они и дороже в изготовлении.
114
Фиг. 46. Типичные конструкции резцов-летучек и наладки для нарезания червячных колес: а — резец
с модулем т = 2 мм.', б — резец, заточенный с двух концов, т = 5 34 мм, число заходов zA = 4, число
зубьев колеса z = 34; в — однорезцовая наладка; г — двухрезцовая наладка: д — наладка с° двусто-
ронним резцом; е — примерный шаблон для проверки заточки резцов, т = 2 мм, а = 20°.
Модули* 5,3b. ос=20°; число заходоЗ=Ь; число зу6ьев*ЗЬ
Фиг. 47. Цельная трехрезцовая головка для нарезания червячных
колес, т — 4,75 мм, число заходов 3, число зубьев колеса z = 30.
Фиг. 48. Сборная четырехрезцовая головка для нарезания червячных
колес, т = 11 мм, число заходов — 4, число зубьев колеса z = 32.
116
На фиг. 47 представлен пример трехрезцовой головки для
обработки колеса, с модулем т == 4,75 мм, числом заходов п = 3
и числом зубьев Z = 30. Трехрезцовые головки применяются,
когда число заходов и число зубьев кратно трем.
На фиг. 48 изображена головка с четырьмя вставными рез-
цами для обработки колеса с модулем т=11, числом заходов
п = 4 и числом зубцов Z = 32. Четырехрезцовые головки приме-
няются, когда число заходов и зубьев кратно четырем.
Таким образом, рассмотрены основные типичные конструкции
зуборезных инструментов как стандартных, так и специальных.
Однако этими конструкциями еще не исчерпываются все случаи
обработки деталей с эвольвентным профилем зубьев, вызываю-
щие применение других, менее распространенных типов зубообра-
батывающих инструментов, хотя и менее важных, например,
в связи с внедрением нового метода нарезания зубьев протяги-
ванием. В разработке новых видов инструментов, еще более
стойких и более высоко производительных, необходимо много
поработать конструкторам и новаторам производства.
24. ИНСТРУМЕНТЫ, РАБОТАЮЩИЕ МЕТОДОМ ОБКАТКИ И МЕТОДОМ
ФАСОННОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Кроме зуборезных инструментов, для обработки эвольвентного
профиля имеется еще одна большая группа инструментов, рабо-
тающих также методом обкатки на зуборезных станках, но пред-
назначенных для получения на зубчатых деталях зубьев неэволь-
вентного профиля и для фасонного фрезерования зубчатых изде-
лий и других фасонных деталей. К изделиям, обрабатываемым
этими инструментами, можно отнести червяки, рейки с трапецие-
видным зубом, шлицевые валики (многошпоночные) с парал-
лельными сторонами шлицев, шлицевые валики с параллельными
выступами, детали с квадратным профилем, различные храповые
колеса с внутренними и наружными зубьями, фасонные рукоятки,
а также конические изделия с различными зубьями и т. д. Для
обработки зубьев и фасонных профилей выше перечисленных де-
талей применяются различного вида инструменты, которые раз-
деляются на три основные группы: а) червячные фрезы, б) дол-
бяки и в) обкатные зубчатые фасонные резцы.
Каждая из этих групп в свою очередь может быть разбита
по типу обрабатываемого изделия и по форме зуба на более мел-
кие группы, которых может быть образовано значительное коли-
чество, однако подробное рассмотрение этих групп не предста-
вляется возможным в настоящей работе. Характерным для всех
этих инструментов является та особенность, что каждое зубчатое
изделие, отличное по конструкции зубьев и их размерам от дру-
гих им подобных, требует изготовления своего, специального
зубообрабатывающего инструмента. Поэтому общее количество
типоразмеров инструментов фасонного фрезерования является
неограниченным по каждой отмеченной группе.
117
Несмотря на такую особенность, их применение в массовом
производстве имеет большое значение, что объясняется высокой
точностью размеров и элементов формы зубьев, получаемой при
обработке, и непрерывностью процесса, обеспечивающей высокую
производительность при нарезании зубьев.
Инструменты фасонного фрезерования обладают широкими
возможностями получения всевозможных профилей как прямо-
линейных, так и криволинейных, наружных и внутренних очерта-
ний зубчатых изделий. Эти инструменты дают возможность
в одних случаях получать простым фрезерованием сложную кон-
фигурацию, в других случаях — заменять
простым инструментом, например, долбя-
ком, сложный и дорогостоящий инструмент,
например, комплект протяжек; а иногда
бывает, что обработка другим инструмен-
том, работающим другим методом, либо
затруднительна, либо совсем невозможна.
Так например, многошпоночный валик
с удлиненным зубом и точным диаметром
впадин нарезать очень трудно каким-нибудь
другим способом, кроме как червячной шли-
цевой фрезой, работающей по методу
обкатки, имеющей удлиненный зуб и вер-
шину последнего, очерченную по дуге
окружности впадин.
Для некоторых инструментов фасонного
Фиг. 49. Фреза-улитка. фрезерования характерным является еще
один признак — установка на станке отно-
сительно зуба изделия в одном определенном и постоянном поло-
жении, как и для фасонных фрез. К ним относятся некоторые
червячные фрезы, фрезы-улитки и др. Эти фрезы имеют один или
несколько чистовых зубьев, профили которых точно совпадают
с профилем впадины изделия и являются чистовыми, остальные
зубья являются черновыми и обрабатывают впадину предвари-
тельно. Подобные инструменты называются инструментами по-
стоянной установки.
Ниже приведено несколько типичных инструментов фасонного
фрезерования, работающих при сочетании вращения червячной
фрезы и вращения изделия.
На фиг. 49 изображена фреза-улитка для нарезания одно- и
многозаходных червяков на зубофрезерных станках. Как видно
из фигуры, зубья фрезы-улитки расположены по конической вин-
товой линии. Фрезы-улитки бывают двух типов: у одного типа
передние грани обращены в сторону возрастающих по высоте
зубьев, у другого типа — в сторону убывающих по высоте зубьев.
Последние применяются при нарезании зубчатых шестерен боль-
ших диаметров с внутренними зубцами.
Червячная фреза, изображенная на фиг. 50, служит для на-
резания многошпоночного валика по методу обкатки. Фреза
118
имеет на каждом полном зубце по два усика, которые делаются
для увеличения прямолинейного участка профиля изделия. От
этих усиков, как видно из фиг. 50, на изделии образуются пере-
ходные закругления ниже окружности впадин. Червячная фреза
имеет следующие конструктивные и технические данные. Число
канавок—14, угол наклона винтовой канавки р=4°5Г, ход
винтовой канавки s к = 2117 мм, число заходов п=1, направле-
ние нарезки — правое, шаг по оси /0 = 15,291 мм, материал —
Фиг. 50. Червячная шлицевая фреза для нарезания многошпоночных
валиков.
быстрорежущая сталь марки Р18; твердость после термической
обработки режущих частей 62-^64 /?с.
Для фрезерования многошлицевых валиков с симметричной
остроугольной формой зубцов применяются червячные фрезы,
изображенные на фиг. 51. На фигуре представлен профиль изде-
лия и требуемый для этого случая профиль зуба фрезы.
Червячная фреза имеет следующие данные: число режущих
канавок z=14, число заходов п=1, шаг по оси /0 = 2,47 мм,
направление винтовой канавки — левое, ход винтовой канавки
sK — 13 470 мм. Материал сталь Р18. Твердость термообработки
рабочей части 62 -н64 /?с.
119
Для - фрезерования квадратов методом обкатки применяются
червячные фрезы, характерным для профиля зубьев которых
является закругление по определенному радиусу. На фиг. 52 изо-
бражена червячная фреза для фрезерования квадрата с размером
S = 26*4. Фреза имеет следующие данные: число режущих ка-
Шаг по оси 2/rt
Направление бинтовой канавки левое
Ход винтовой канавки 8к=Ш70мм
Фиг. 51. Червячная фреза для острошлицевых валиков.
навок z =14, число заходов п=1, направление нарезки — пра-
вое, шаг по оси toe — 29,013 мм, направление винтовой канавки —
левое, угол наклона канавки 6Э55', ход винтовой линии канавки
1971,6 мм. Материал быстрорежущая сталь Р18. Твердость после
термообработки рабочей части 62 4- 64 /?с-
Для обработки методом обкатки деталей с внутренними
зубьями различной конфигурации применяются фасонные дол-
бяки. На фиг. 53 изображен трехзубый долбяк для долбления
120
муфты, имеющей восемнадцатигранное отверстие, грани которого
образуют 6 пазов.
При оформлении зубьев долбяка в основу было положено
передаточное отношение начального цилиндра изделия к началь-
ному цилиндру долбяка, равное 2. В этом случае профиль зубьев
долбяка образуется из дуг окружностей. Наружное очертание
зубца оформляется радиусом, равным радиусу изделия
(^1 = 108:2 = 54), боковой профиль имеет радиус, равный
остальное
Число зубьев
Число заходов 2fl
Направление нарезки правое
Шаг по оси 29,013
Направление винтовой
канавки левое f
Угол наклона канавки 6°б5
Ход винтовой канавки 1911,0
Профиль оррезы 8
нормальном сечении
Фиг. 52. Червячная фреза для фрезерования квадратов.
половине расстояния между параллельными гранями изделия
(/?2 = 72 : 2 = 36). Как известно из практики работы на Киров-
ском заводе, долбяк обеспечивает хорошие результаты обработки:
прямолинейность граней с их точным расположением в пределах
технических требований (см. профиль изделия, фиг. 53).
Применение* долбяка исключило необходимость обрабатывать
деталь комплектом из двух протяжек, громоздких и тяжелых
в работе, а также трудоемких в изготовлении.
Рабочая часть долбяка изготовляется из стали Р18, хвостовая
часть — из стали 45Х. Твердость после термической обработки:
рабочей части 62-и 65 /?с, хвостовой — 30 — 40 /?с-
На фиг. 54 изображен долбяк для долбления методом обкатки
двадцатичетырехгранного отверстия (двух развернутых на 30е'
шестигранников). Долбяк имеет десять зубьев, передний угол
заточки 6°, задний угол 5°30'. Материал долбяка — быстрорежу-
щая сталь Р18, термообработка режущей части на твердость
62-64 /?с-
121
• Профиль изделия
Фиг. 53. Долбяк для долбления восемнадцатигранных отверстий.
Уже из рассмотренных примеров инструментов, работающих
методом обкатки, видно, насколько широки возможности обра-
ботки зубчатых деталей с наружным и внутренним зубом.
При проектировании этих инструментов наиболее ответствен-
ным и трудным является расчет профилей, однако в настоящее
время существуют способы исследования и построения сопряжен-
ных профилей, участвующих в процессе обработки. Эти способы
осуществляются графическими, графоаналитическими и аналити-
ческими средствами и достаточно широко освещены в специаль-
ной литературе.
Рассмотренная группа инструментов не стандартизована и
является группой специальных инструментов, которые изготовля-
ются по ведомственным чертежам.
ПРИЛОЖЕНИЕ
НОВЫЕ СТАНДАРТЫ ДОПУСКОВ НА ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Стандарты допусков на зубчатые передачи:
1. ГОСТ 1643—56 «Передачи зубчатые цилиндрические» (допуски).
2. ГОСТ 1758—56 «Передачи зубчатые конические» (допуски).
3. ГОСТ 3675—56 «Передачи червячные» (допуски), утвержденные 15/ХП
1956 г. со сроком введения до 1/VII 1958 г., предусматривают 12 степеней точ-
ности зубчатых колес и передач (по нормам кинематической точности, плав-
ности работы и контакта зубьев), а также четыре вида сопряжений в отно-
шении гарантированного бокового зазора и допуска на боковой зазор.
Степени точности в порядке убывания обозначаются цифрами от 1 до 12.
Для наиболее точных степеней 1-й и 2-й отклонения и допуски не устанавли-
ваются, так как эти степени являются перспективными. Степень точности 12
относится к механически необработанным передачам и нормы точности для
этой степени стандартом не устанавливаются. Отклонения и допуски для 7-й
и 8-й степеней точности по новому ГОСТ соответствуют примерно 2-му и
3-му классам точности по старым стандартам.
Точность изготовления зубчатых колес и передач по новому ГОСТ задается
только степенью точности и видами сопряжения по нормам бокового зазора,
допуски на наружный диаметр зубчатого колеса, радиальное и торцевое бие-
ние заготовки и другое устанавливается непосредственно конструкторским
бюро в зависимости от конструктивных особенностей детали и требований при-
нятого технологического процесса.
Обозначение передачи с заданной степенью точности и с заданным соот-
ветствующим стандарту боковым зазором производится следующим образом
Ст. 7 —X ГОСТ 1643—56,
что означает передачу седьмой степени точности с нормальным гарантирован-
ным зазором, обозначенным буквой X.
В червячных передачах степени точности 3, 4, 5, 6 охватывают передачи
с регулируемым взаимным расположением червяка и колеса, и в этом случае-
такие передачи обозначаются:
Ст. 6—per —Д ГОСТ 3675—56,
т. е. регулируемая передача шестой степени точности с боковым зазором «Д».
Подробное изложение основ построения нового ГОСТ на зубчатые пере-
дачи помещено в 6-м выпуске библиотеки зубореза-новатора «Изготовление
особо точных зубчатых передач».
ЛИТЕРАТУРА
1. С о к о л о в с к и й А. П., Курс технологии машиностроения, Машгиз,
’947—1949.
2. Справочник технолога-машиностроителя под редакцией проф. В. М. Ко-
нана, т. I и II, Машгиз, 1956.
3. Балакшин Б. С., Технология станкостроения, Машгиз, 1949.
4. Финкельштейн Б. Я., Технология подъемно-транспортного машино-
строения, Машгиз, 1956.
5. Б а р а н о в А И и Кузьмин В. В., Стандартизация и нормализация
* машиностроении, Машгиз, 1955.
6 Пути повышения точности обработки зубчатых колес, Сборник статей,
Машгиз, 1954.
7. Каширин А. И., Технология машиностроения, Машгиз, 1949.
8. Кован В. М., Технология машиностроения, Машгиз, 1944.
9. Вопросы технологии изготовления зубчатых колес, Сборник докладов
конференции по технологии изготовления зубчатых колес, изд. МОНИТОМАШ,
Москва, 1954.
10. Ан се ров М. А., Гер ст В. М., Приспособления для металлорежущих
станков, Обзор зарубежной техники, Машгиз, 1936.
11. Толстов М. А., Пневматические и пневмогидравлические приспособле-
1ия, Свердловск, Машгиз, 1956, Изд. второе.
12. Кладовщиков А. Т., Васильев В. И., Практика изготовления
деталей универсально-сборных приспособлений, Информационно-технический
листок № 70, ЛДНТП, 1956
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................. 3
Глава I. Технология изготовления цилиндрических зубчатых колес
(инж. Е. Г. Гинзбург)..................................................... 9
1. Выбор схемы технологического процесса............................... —
2. Типовые технологические процессы изготовления цилиндрических
зубчатых колес в массовом и серийном производстве.................... 14
3. Типовые технологические процессы изготовления цилиндрических
зубчатых колес в индивидуальном и мелкосерийном производстве 40
Глава II. Технология изготозления конических зубчатых колес
(инж. Е. Г. Гинзбург).................................................... 50
4. Оборудование, применяемое при изготовлении конических зубча-
тых колес ... .......................................... 51
5. Специальная оснастка, применяемая для изготовления конических
зубчатых колес....................................•.................. 53
6. Выбор схемы обработки и общие указания по технологическому
процессу............................................................. 55
7. Типовые технологические процессы изготовления конических зуб-
чатых колер ........................................................ 53
Глава Ш. Технология изготовления червячных передач (инж.
Е. Г. Гинзбург).......................................................... 67
8. Обработка червяков и червячных колес во втором этапе техно-
логического процесса................................................. 68
9. Технология изготовления глобоидных червячных пар................ 70
10. Оборудование, применяемое при изготовлении червяков и чер-
вячных колес ........................................................ 73
11. Выбор схемы технологического процесса изготовления червяков
и червячных колес.................................................... 74
12. Типовые технологические процессы изготовления червяков и чер-
вячных колес......................................................... 77
Глава IV. Типовые конструкции приспособлений для установки дета-
лей на зуборезных станках (инж. А. В. Шаманин) ... 85
13. Основы классификации приспособлений и принципы базирова-
ния изделий .......................................................... —
14. Основные типы приспособлений и подставок......................... 87
15 Особые конструкции приспособлений................................. 93
16. Некоторые особенности зуборезных приспособлений.................. 98
17. Примеры из зарубежной практики................................... 99
126
Глава V. Типовые конструкции зуборезных инструментов (инж.
А. В. Шаманин)...................................................... ЮЗ
18. Дисковые модульные и пальцевые фасонные фрезы................ —
19. Долбяки.................................................... 105
20. Гребенки ................................................... Ю7
21. Червячные фрезы............................................ 109
22. Резцы................................ .................... И1
23. Инструмент для обработки червячных колес.................... ИЗ
24 Инструменты, работающие методом обкатки и методом фасон-
ного фрезерования.............................................. 117
Приложение................................................... . . 124
Литература....................................................... 125
Евгений Григоръевич Гинзбург,
Александр Васильевич Шаманин
ТИПОВЫЕ ТЕ X НО ТОПИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Редактор издательства В. П. Васильева
Технический редактор Р. Г. Польская Корректор В. М. Хорошкевич
Подписано к печати 13/ХП 1957 г. М-50165. Формат бумаги 60x92x/te С
Печ листов 8 Уч.-изд. листов 7,4 Тираж 100С0 экз. Заказ 2760
Типография № 6 УПП Ленсоанархоза, Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
ОПЕЧАТКИ
Стр. Строка Напечатано Должно быть По чьей вине
13 5 снизу закалка и отжиг закалка и отпуск авт.
18 6 снизу моделей 58 моделей 5831 корр.
25 Таблица под фиг. 13 Коэффициент коррек- ции — 1,5 Коэффициент коррек- ции — 0,375 авт.
50 14 с ерху концов конусов корр.
56 12 снизу А = К + Т tg у A=K + T/tg<p авт.
57 4 снизу торца и торца корр.
77 6 сверху Rc = 35 40 7?с —20-4-25 авт.
92 17 сверху на фиг. 27, а на фиг. 27, з авт.
107 15 сверху 62 -=- 75RC 62 -н 657? с корр.
Гинзбург и Шаманин. Зак. 2760
g—. '„у, .- -==
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МАШГИЗ
БИБЛИОТЕЧКА ЗУБОРЕЗА-НОВАТОРА
ПЕРЕЧЕНЬ ВЫПУСКОВ
1. Основные сведения о зубчатых переда-
чах.
2. Типовые технологические процессы из-
готовления зубчатых колес.
3. Расчет и примеры наладок зубофрезер-
ных и шлицефрезерных станков.
4. Расчет и примеры наладок зубодолбеж-
ных и зубострогальных станков.
5. Расчет и примеры наладок шлифоваль-
ных станков.
6. Изготовление особо точных зубчатых
передач.
7. Восстановление технологической точ-
ности зубообрабатывающих станков.
8. Методы отделки зубчатых колес.
9. Контроль зубчатых передач.
i
I
И --- — = —- —-п
2 р. 60 к.
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ МАШГИЗА
Ленинград, ул. Дзержинского, 10