ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ

В статье рассматривается ряд аспектов, связанных с экспериментальным исследованием исправляющих способностей нового высокопроизводительного ресурсосберегающего процесса комбинированной зубообработки цилиндрических колес с круговыми зубьями шевингованием-прикатыванием. Показано, что интегрально точность обрабатываемого зубчатого колеса улучшается на 1–2 степени при высокой производительности процесса.

Ключевые слова: зубчатое колесо, круговые зубья, точность, шевингование-прикатывание.

В Тульском государственном университете на протяжении ряда последних лет разрабатывался процесс шевингования-прикатывания для чистовой обработки цилиндрических колес с круговыми зубьями (ЦККЗ) [1, 2, 3].

Исследовался процесс обработки колес с модулем мм, числом зубьев , коэффициентом смещения χ=0, шириной венца b=10 мм, номинальным радиусом кривизны R₀₁=20 мм, выполненных из стали 20Х ГОСТ 4543-71, за 3-4 рабочих циклов (оборотов заготовки при сближении с шевером-прикатником) и 1-2 выхаживающих цикла обработки. В ходе экспериментов было установлено, что процесс шевингования-прикатывания зубчатых венцов исправляет погрешности заготовки, в основном, за счет срезания припуска, а частично - за счет выдавливания. При этом поверхность зубьев получается гладкая, чистая.

Процесс обработки заключается в совместном свободном обкате инструмента и заготовки. Инструмент – шевер-прикатник устанавливается на оправке инструментального шпинделя и вращается с частотой 250 мин^-1. Заготовка свободно вращалась на оправке приспособления и находится в двухпрофильном (беззазорном) зацеплении с инструментом. После совершения инструментом числа оборотов, равных числу зубьев обрабатываемой заготовки, осуществляется реверсирование. Обработка производилась за три рабочих цикла с периодической подачей сближения заготовки и за два цикла выхаживания без подачи заготовки. В результате обработки удалялся припуск 0,08…0,12 мм по толщине зуба.

Шероховатость после зубофрезерования составила мкм Шероховатость после шевингования-прикатывания – мкм. После шевингования-прикатывания прирост микротвердости при нагрузке 0,5 Н зафиксирован на уровне 15 %, а при нагрузке 1 Н – 7 %. Время, затрачиваемое на один рабочий цикл, составило 5,28 с. Машинное время для одного колеса – 26,4 с.

Схема и фото зоны обработки ЦККЗ шевингованием-прикатыванием, осуществляемой на универсальном токарном станке 16К20 одним инструментом с радиальной подачей заготовки, представлены на рис. 1 и 2. Шевер-прикатник 2 устанавливается на инструментальной оправке 1. Инструмент 2 фиксируется втулкой 3, кольцом 4 и зажимается гайкой и контргайкой 5. Инструментальная оправка поджимается задним центром станка 6, установленным в пиноли задней бабки станка. Заготовка-колесо 7 свободно вращается на оси 3, устанавливаемой во втулки 10, которые в свою очередь вварены в корпус 8 приспособления. Ось 3 фиксируется в корпусе посредством штифта 11.

Основной задачей статистического исследования точности является выявление достижимой точности процесса шевингования-прикатывания ЦККЗ, а также его исправляющей способности. Для этого использовались заготовки с предварительно оформленным зубчатым венцом, полученные фрезерованием одной двухсторонней зуборезной резцовой головкой (ЗРГ). Обрабатывалась партия из 50 ЦККЗ цилиндрическим шевером-прикатником с числом зубьев z₀=31.

Рис. 1. Схема шевингования-прикатывания ЦККЗ

Измерения проводились для средних сечений колес. Зубчатые колеса измерялись по следующим параметрам: F_rr – радиальному биению зубчатого колеса; F_VWr – колебанию длины общей нормали; f_Ptr – отклонению шага, F_P – накопленной погрешности шага [4] до и после шевингования-прикатывания. Полученные данные приведены в табл. 1 и 2. Результаты исследования точности обработки представлены на рис. 3 – 11. На рис. 3, 5, 7, 8, 10 изображены экспериментальные диаграммы точности обработки зубофрезерованием и шевингованием-прикатыванием. На основе результатов измерений производилось построение кривых распределения. Выравнивание эмпирических кривых распределения осуществлялось по нормальному закону Гаусса [5]. Кривые распределения после зубофрезерования и шевингования-прикатывания представлены на рис. 4, 6, 9, 11. Соответствие теоретических кривых эмпирическим проверялось по критерию согласия Пирсона. Результаты анализа полученных графиков, сопоставленные с данными из ГОСТ 1643-81, можно представить в виде табл.

Рис. 2. Зона обработки ЦККЗ шевингованием-прикатыванием