Полная версия

Главная arrow Техника

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗУБОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ И РАЦИОНАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Зубошлифовальные станки работают методами копирования и обката. Станки, работающие методом копирования, подразделяются на станки с раздельными движениями формообразования и деления (при использовании профильного шлифовального круга) и с совмещенными движениями формообразования и деления (при использовании шлифовального круга типа глобоидного червяка).

Станки, работающие методом обката, подразделяются на станки с раздельными движениями обката и деления и с совмещенными движениями обката и деления. В станках первой группы используются круги с коническим профилем (тип 3 по ГОСТ 2424—83), с двусторонним коническим профилем (тип 4) либо два тарельчатых круга (типы 12 и 14). В зубошлифовальных станках второй группы применяются червячные шлифовальные круги.

Большинство станков, работающих методом обката, уступают по производительности станкам, работающим по методу копирования, но точность их выше, поскольку обеспечить точное согласование вращательного и поступательного движений легче, чем обеспечить точное позиционирование шлифовального круга в радиальном и осевом направлениях.

У отечественных станков с профильным шлифовальным кругом (мод. 5А868), с кругом конического профиля (мод. 5А893С) и у станков с двумя тарельчатыми кругами (мод. 5853) одинаковые механизмы деления. Главным элементом механизма деления является особо точный делительный диск диаметром 500 мм с числом пазов, равным или кратным числу зубьев шлифуемого зубчатого колеса. Требования к точности делительных дисков независимо от числа пазов следующие:

  • • разность окружных шагов впадин не более 0,003 мм;
  • • накопленная погрешность окружных шагов впадин не более 0,01 мм. Выборка из 139 производственных дисков (см. приложение 2)

характеризует точность изготовления в течение длительного времени (около двух лет) этих ответственных деталей. Анализ выполненных измерений показывает, что отклонение по разности окружных шагов впадин диска превысило допустимое значение четыре раза (дважды на 1 мкм и дважды на 0,5 мкм), а накопленная погрешность окружных шагов впадин — восемь раз (от 1 до 8 мкм).

Наибольшая опасность появления поверхностных дефектов (при-жогов) возникает при зубошлифовании на станках, работающих профильным шлифовальным кругом и кругом конического профиля, поскольку в этих случаях контакт круга с обрабатываемой поверхностью зуба наибольший.

Ранее в качестве примера была показана достижимая точность при шлифовании в производственных условиях крупномодульных (т = 10 мм) зубчатых колес (см. табл. 10.2). Такую же точность при обработке даже улучшенных зубчатых колес с такими же параметрами сложно обеспечить лезвийным инструментом. Повышенная точность при зубошлифовании объясняется не только повышенной точностью зубошлифовального станка по сравнению, например, с зубофрезерным. Это видно при сопоставлении требований ГОСТ 7640—76 «Станки зубошлифовальные вертикальные для цилиндрических колес. Нормы точности» с требованиями ГОСТ 659—89 «Станки зубофрезерные вертикальные для цилиндрических колес. Нормы точности».

Существуют и другие причины обеспечения повышенной точности при зубошлифовании:

  • • усилия резания при зубофрезеровании примерно на два порядка (50—100 раз) больше, чем при зубошлифовании, результатом чего являются большие деформации, а следовательно, и погрешности обработки;
  • • при зубошлифовании, в особенности на станках для обработки методом обката, осуществляют подналадку по результатам измерений первого (пробного) прошлифованного зубчатого колеса. Подналадка позволяет устранить или значительно уменьшить отклонения профиля или направления зуба, в результате чего в большинстве случаев точность второго прошлифованного колеса по нормам плавности и контакта будет выше по сравнению с первым.

При лезвийной обработке (зубофрезеровании и зубодолблении) такой прием практически невозможен. Неточность эвольвентного профиля зубчатого колеса повлечет за собой замену инструмента (червячной фрезы или долбяка).

ЗУБОШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТОДОМ ОБКАТА КРУГОМ С ДВУСТОРОННИМ КОНИЧЕСКИМ ПРОФИЛЕМ

Зубошлифовальные станки с кругом, имеющим двусторонний конический профиль, предназначены для шлифования зубчатых колес с т < 10 мм и d< 200 мм. Они не относятся ни к высокопроизводительным, ни к особо точным зубошлифовальным станкам: по производительности уступают станкам с червячным шлифовальным кругом и станкам, работающим методом копирования, а по точности — станкам с двумя тарельчатыми кругами (5-я степень точности по ГОСТ 1643—81 и точнее) и станкам с кругом конического профиля. Однако зубошлифовальные станки с кругом, имеющим двусторонний конический профиль, являются самыми универсальными.

Для обработки каждого зубчатого колеса на станке с двумя тарельчатыми кругами мод. 5А851 нужен свой высокоточный делительный диск (см. приложение 2) и свой обкатной ролик (сектор). Если ролик (сектор) может изготовить любой машиностроительный завод, эксплуатирующий зубошлифовальное оборудование, то для изготовления делительного диска неизбежно обращение на завод-изготовитель этих станков, что связано с немалыми организационными и финансовыми трудностями.

С другой стороны, станки с червячным шлифовальным кругом используются в условиях серийного и крупносерийного производства для высокопроизводительного зубошлифования колес средней точности (6—8-й степеней).

Наладка станка с кругом, имеющим двусторонний конический профиль, на обработку нового зубчатого колеса состоит в настройке двух гитар — деления и обката (на отечественных станках мод. 5831 и 584М, на немецких станках Niles разных типоразмеров) или в настройке одной гитары и установке измененного плеча рычага (на отечественных станках более поздней конструкции — мод. 5А841, 5М841,5843 и специальных станках на их базе). Существующие наборы сменных зубчатых колес в основном обеспечивают требуемое передаточное отношение гитары и, как следствие, необходимое согласование поступательного и вращательного движений стола станка, в результате чего формируется предусмотренный чертежом эволь-вентный профиль зуба. Дополнительной оснастки, за исключением приспособления для крепления обрабатываемого зубчатого колеса, не требуется.

Рассмотрим результаты измерений после зубошлифования на станках мод. 5М841 и 5843 крупномодульных (т = 10 мм) прямозубых колес, изготовленных из сталей разных марок. Результаты измерений партии из 32 зубчатых колес с г = 22 и Ь = 120 мм, изготовленных из легированной стали 20X2 Н4А с цементацией и последующей закалкой до 57...60 ЬШС, даны в табл. 10.6.

Шаги зацепления по всем зубьям с обеих сторон контролировались отечественным тангенциальным шагомером, настроенным по двум отмеченным зубьям образцового зубчатого колеса. Измерения начинали одновременно по обеим сторонам одной пары зубьев, что в ряде случаев позволяло легче анализировать измеренные отклонения. По результатам измеренных отклонений шагов зацепления /рЬг вычисляли сначала отклонения окружных шагов/Р(г, затем накопленную погрешность шага зубчатого колеса Рр. Кроме того, контролировали на пяти равномерно расположенных по окружности участках длину общей нормали (индикаторным нормалемером с ценой деления 0,01 мм). Далее подсчитывали колебание длины общей нормали/ у, . Для стабильности контроля повторяли первое измерение длины общей нормали и три первых измерения шагов зацепления.

Все зубчатые колеса рассмотренной выше партии из 32 штук были обработаны на одном зубошлифовальном станке мод. 5М841 одной бригадой рабочих и проверены одной бригадой контролеров из двух человек. Анализ выполненных измерений показал:

Результаты измерений партии из 32 прямозубых колес (т = 10 мм, г - 22, Ь = 120 мм), обработанных на зубошлифовальных станках кругом с двусторонним коническим профилем

Измеренное

Номер зубчатого колеса в партии

отклонение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

и

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

Накопленная погрешность шага зубчатого колеса РРг

  • 8,5
  • 15
  • 17
  • 9,0
  • 17
  • 15
  • 13
  • 11
  • 7
  • 16
  • 11
  • 13
  • 12
  • 27
  • 32
  • 17
  • 14
  • 26
  • 17
  • 16
  • 21
  • 41
  • 22
  • 10
  • 17
  • 17
  • 33
  • 11
  • 12
  • 12
  • 12
  • 16
  • 12
  • 16
  • 14
  • 14
  • 34
  • 17
  • 11
  • 10
  • 12
  • 9
  • 21
  • 15
  • 38
  • 29
  • 9
  • 13
  • 9
  • 45
  • 19
  • 19
  • 12
  • 16
  • 16
  • 14
  • 19
  • 38

о I со си I со

  • 36
  • 12
  • 13
  • 14

Колебание

длины общей нормали

10

20

10

30

10

20

20

10

10

10

20

20

20

10

10

30

30

10

10

10

20

10

40

10

20

10

30

20

10

10

10

5

Максималь-

+5

+13

-10

-13

-12

-12

-9

-10

-16

-8

+15

-22

+7

+18

-6

+15

+11

+10

+20

+10

+14

+30

+13

+8

+4

-9

-8

+10

+9

-12

+16

+9

ное отклонение шага зацепления

Г

-12

+6

-10

-15

-15

-15

-8

-19

-19

-5

±8

-9

±7

-9

-5

+14

+16

+9

+12

+8

+10

+14

+23

+8

+19

-8

±11

+8

+22

+14

+10

+18

•' РЬг шах

Среднее от-

+10,5

+6,3

-1.5

-8

-8,7

-7

-3

-10

-9

-2.5

+3,8

-6

+1,4

+1,2

+0,5

+10

+6

+4

+8,2

+5,8

+8,7

+23

+5,4

+3,7

+0.2

-3.0

-2

+4.0

+5,5

-5,5

+6,0

+3,4

клонение шага зацепления

Г

-2.5

+1,5

-6,5

-10

-9,5

-8,5

-2

-15

-12,5

-0,3

0

-3.5

-1,0

-3,3

-1,0

+8,5

+10

+3

+6,0

+3.5

+5,5

+9

+8,5

+3.0

+5,0

-1,6

-2

+2,3

+6,0

+4,5

+6,5

+6,7

'РЬг ср

10

15

15

11

8

9

11

37

13

11

20

25

12

30

11

10

11

10

19

10

11

15

19

9

7

11

13

11

11

12

22

12

Разность шагов ^Р[г

18

9

9

9

11

15

12

18

14

9

16

10

14

10

9

10

12

10

13

9

8

13

21

10

29

12

22

10

22

15

11

18

Примечание: 1. Над чертой приведены измеренные отклонения по левым сторонам зубьев, под чертой — по правым.

  • 2. Все размеры приведены в микрометрах
  • • в 52 случаях из 64 (81 %) накопленная погрешность шага зубчатого колеса FpHQ превысила допуск 4-й степени точности по ГОСТ 1643—81 (Fp= 25 мкм), в 10 случаях (16%) — не превысила допуск 5-й степени точности (Fp = 40 мкм) и лишь в двух случаях (3%) превысила его;
  • • в 32 случаях из 64 (50%) отклонение шага зацепления^, не превысило допуск 5-й степени точности по ГОСТ 1643—81 (fpb = ±10 мкм), в 19 случаях (30%) — не превысило допуск 6-й степени точности (fPb = ±15 мкм) и в 13 случаях (20%) превысило его. Оценочным считалось максимальное из всех измеренных отклонений для каждой стороны зуба;
  • • в 50 случаях из 64 (78%) разность шагов/Л не превысила допуск 5-й степени точности (/р = 16 мкм), в 11 случаях (17%) — не превысила допуск 6-й степени (f р = 26 мкм) и лишь в трех случаях (5%) превысила его. Можно считать, что при зубошлифовании партии крупномодульных =10 мм) колес была обеспечена 5-я степень точности по нормам кинематической точности и 6-я степень точности по нормам плавности. Согласно паспортным данным станка максимальный модуль шлифуемого колеса wmnv = 8 мм.

Рассмотрим еще один пример зубошлифования на станке мод. 5М841 партии из 9 зубчатых колес с аналогичными параметрами зубчатого венца и из стали той же марки; заданная рабочим чертежом комбинированная степень точности 7—6—6, вид сопряжения В. Первоначально правку круга осуществляли через 11 прошлифованных зубьев (дважды за ход), затем во избежание прижогов — через 8 зубьев. Время обработки одного зубчатого венца в зависимости от припуска на зубошлифование колебалось в пределах 4...8 часов. После шлифования контролировали следующие параметры зубчатого венца:

  • • отклонения шага зацепления отечественным тангенциально-кромочным шагомером мод. Б В-5070 по описанной выше методике;
  • • длину общей нормали на 5—6 участках по окружности при четырех зубьях в охвате;
  • • выборочно (у четырех деталей из партии) профиль зуба на эволь-вентомере К. Zeis (ГДР) с записью на бумажный носитель в масштабе 1000 : 1. По каждой стороне измерялись четыре равномерно расположенных по окружности зуба в среднем сечении зубчатого венца; за погрешность принималось максимальное из четырех измеренных отклонений;
  • • направление зуба на биениемере мод. Б-10 М (перемещением измерительного наконечника индикатора параллельно оси центров прибора). По каждой из сторон измерялись 6—8 зубьев; за погрешность принималось среднее из измеренных отклонений. Это объ-

Результаты измерений партии из 9 прямозубых колес (т= 10 мм, г- 22, Ь- 120 мм),

обработанных на зубошлифовальном станке мод. 5М841

Номер зубчатого колеса в партии

Средние

Размах

Цопуск

Измеренное отклонение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

отклоне

ния

откло

нений

по ГОСТ 1643-81

Накопленная погрешность шага зубчатого колеса ГРг

1СИ5

31/9

16/17

13/8

10/21

13/Ю

23/19

19/13

15/16

16,7/13,2

21/15

90

Колебание длины общей нормали и

15

15

20

15

10

20

25

10

20

16,7

15

40

Отклонение шага зацепления /рЬг

-10/+8

+15/4-15

+12/+16

+12/+6

+15/+14

+10/+15

-15/+12

+10/+10

+5/+15

+5,5/+12,3

25/10

±15

Погрешность профиля зуба /)г

18/8

15/12

10/10

12/10

11/6

10

13

Отклонение шага /Р?г

+5/4,5

-8/+3.5

+Е/-6

+5,5/±3

±3/+13

-7,5/-7

+15/-12.5

+6,5/+3,5

-5,5/+5

+2.С/-1,5

13,5/20

±16

Разность шагов /^Р?г

15/7

9/11

^6

7/19

13/13

27/22

10/6

10/10

12/11,3

20/16

26

Погрешность направления зуба

13/0

13/14

5/3

12/8

11/Б

13/11

2/1,5

4/11

1.5/11

7/8

13

16

Колебания межосевого расстояния:

за один оборот зубчатого

90

110

50

83

90

колеса /7, на одном зубе /7

30

40

40

37

22

Длина общей нормали 1/Утах

-60

-120

-30

-45

-150

-80

-130

-150

-80

-94

120

-140

Примечания: 1.В числителе условной дроби приведены отклонения полевым сторонам зубьев, в знаменателе — по правым

сторонам.

  • 2. Заданная рабочим чертежом комбинированная степень точности 7—6—6, вид сопряжения В.
  • 3. Все размеры приведены в микрометрах.

ясняется значительным торцовым биением при установке тяжелой измеряемой детали на конусную оправку. Например, при повторной установке отклонение направления Г^г у одного и того же зуба отличалось от первоначально измеренного на 0,12 мм, т. е. погрешность измерения в данном случае превышала допуск. Поэтому оценивать погрешность направления зуба приходится не по максимальному, а лишь по среднему из измеренных значений Го .

рг

Кроме того, у трех зубчатых колес из этой партии на межосемере мод. МЦ—400У выборочно проверили колебания межосевого расстояния за один оборот зубчатого колеса Т7" и на одном зубеКонтролируемое зубчатое колесо зацепляется с образцовым колесом {I = 23) 4—5-й степени точности по ГОСТ 1643—81. Измерение межосевого расстояния на межосемере не предусмотрено ни рабочим чертежом, ни техпроцессом. Однако такая проверка производилась и показала, что при зацеплении двух образцовых зубчатых колес (г =23) колебание межосевого расстояния за один оборот составило 30 мкм, а на одном зубе — 20 мкм, что соответствует погрешности зацепления пары, соответствующей 5-й степени точности по нормам кинематической точности и 6-й степени точности по нормам плавности. Результаты измерений приведены в табл. 10.7.

Анализ результатов измерений (см. табл. 10.7) показал, что заданная чертежом точность при поэлементном контроле достигнута почти полностью: из 112 зафиксированных отклонений 106 не превысили допуск. Все 27 измеренных и вычисленных погрешностей по нормам кинематической точности ГРг и Г^г, а также 18 погрешностей по нормам контакта Г* были меньше допусков Гр, ГуИ/и /у Лишь у детали № 3, имеющей солидный запас по показателям ГРг и Гу[Уг, колебание межосевого расстояния за один оборот превысило допустимое значение Г/ = 90 мкм.

Из 62 измеренных показателей норм плавности /рЬг, /Р!г и/уР(г только четыре превысили допустимые значения: два отклонения по профилю зуба (по левым сторонам деталей № 1 и 2 — на 5 и 2 мкм соответственно), одно отклонение по шагу зацепления (по правым сторонам зубьев детали № 3 — на 1 мкм) и одно отклонение по разности шагов (по левым сторонам зубьев детали № 7 — на 1 мкм). Шесть отклонений по показателю/рЬг соответствовали предельно допустимым, но колебание межосевого расстояния на одном зубе на 8 мкм (у детали № 1) и на 18 мкм (у деталей № 3 и 9) превысило допуск, соответствующий 6-й степени точности.

Таким образом, в приведенных сравнительных измерениях путем поэлементного контроля оценивались зубчатые колеса более точно, чем проверка в двухпрофильном зацеплении.

Из 18 зафиксированных отклонений шага зацепления 16 были положительными и только 2 — отрицательными. Это не случайно: зубошлифовщики были ориентированы не на «нулевое», а на среднее отклонение шага зацепления, равное + (3...8) мкм.

Рассмотрим примеры обработки на зубошлифовальном станке мод. 5843 шлифовальным кругом с двусторонним коническим профилем не только крупномодульных = 10 мм), но и крупногабаритных (/) > 700 мм) прямозубых колес, изготовленных из сталей разных марок. На этих примерах будет показана достижимая в производственных условиях точность зубошлифования четырех партий зубчатых колес с одинаковыми параметрами зубчатого венца (т = 10 мм, 1 = 1Ъ,Ь =120 мм, коэффициент смещениях = + 0,079), изготовленных из сталей 45ХН (закалка зубьев ТВЧ), 20Х2Н4А и 12Х2Н4А (цементация с последующей закалкой в обоих случаях).

В табл. 10.8 и 10.9 приведены результаты измеренных (или вычисленных по результатам измерений) показателей по нормам плавности и кинематической точности. Нормы контакта проверялись крайне редко, поэтому отклонения направления зуба здесь не приводятся. Обе партии зубчатых колес обработаны одной бригадой зубошли-фовщиков на одном отечественном станке, находящемся в эксплуатации более десяти лет.

Таблица 10.8

Результаты измерений партии из 10 прямозубых колес =10 мм, г = 73,

Ь =120 мм, коэффициент смещения х= +0,079), изготовленных из стали 45ХН с последующей закалкой ТВЧ, после обработки на зубошлифовальном станке мод. 5843

Измеренное

отклонение

Номер зубчатого колеса в партии

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Накопленная погрешность

81

74

92

170

170

122

107

206

105

123

шага зубчатого колеса РРг

95

102

158

72

72

52

37

84

77

130

Максимальное отклонение

+25

-35

-25

-30

-35

-35

-32

-30

-30

-45

шага зацепления ^ тах

-22

-22

-25

-25

-30

-32

-30

-30

-28

-38

Среднее отклонение шага

+9

-28

-13

-18

-19

-23

-20

-10

-18

-31

зацепления /рйгср

-12

-9

-8

-13

-16

-23

-15

-14

-10

-20

Разность шагов ^

  • 27
  • 32
  • 30
  • 27
  • 30
  • 35
  • 36
  • 30

со I со

сл | о

  • 35
  • 27

СО I со

сл I го

  • 42
  • 35
  • 35
  • 38
  • 45
  • 43

Примечания: 1. Над чертой приведены измеренные отклонения по левым сторонам зубьев, под чертой — по правым сторонам.

2. Все размеры приведены в микрометрах.

Результаты измерений партии из 24 прямозубых колес =10 мм, г=73,Ь =120 мм, х = +0,079), изготовленных из цементируемой стали 20Х2Н4А с последующей закалкой, после обработки на зубошлифовальном станке мод. 5843

Измеренное

отклонение

Номер зубчатого колеса

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Накопленная погрешность шага зубчатого колеса

  • 203
  • 72
  • 71
  • 184
  • 38
  • 56
  • 76
  • 52
  • 76
  • 58
  • 107
  • 69
  • 107
  • 40
  • 132
  • 46
  • 165
  • 134
  • 106
  • 78
  • 62
  • 49
  • 125
  • 126
  • 36
  • 91
  • 93
  • 35
  • 181
  • 78
  • 54
  • 48
  • 32
  • 73
  • 22
  • 19
  • 59
  • 53
  • 49
  • 44
  • 48
  • 27
  • 77
  • 57
  • 109
  • 148
  • 53
  • 55

Накопленная погрешность />*,. на к = 2/6, т.е. на 13 шагах

  • 116
  • 52
  • 63
  • 130
  • 26
  • 34
  • 50
  • 33
  • 60
  • 43
  • 69
  • 52
  • 68
  • 27
  • 76
  • 38
  • 106
  • 79
  • 65
  • 56
  • 33
  • 30
  • 88
  • 92
  • 31
  • 51
  • 74
  • 30
  • 162
  • 68
  • 40
  • 37
  • 25
  • 42
  • 19
  • 17
  • 44
  • 36
  • 38
  • 25
  • 24
  • 20
  • 75
  • 35
  • 77
  • 120
  • 35
  • 39

Отклонение шага зацепле-ния /рйг

-18

+9

  • -45
  • -25
  • -15
  • -20
  • -12
  • -10
  • -20
  • -20

+18

+12

+20

-15

-15

+10

  • -35
  • -40
  • -35
  • -35
  • -20
  • -20

+16

-7

+10

+18

+18

-20

+40

+15

+25

+30

+24

-28

-14

+12

  • -10
  • -20

+15

-18

-6

+15

-25

±25

+30

+32

+36

-27

Среднее отклонение шага

зацепления

^РЬг ср

  • -6,5
  • -1,2
  • -29
  • -9
  • -8
  • 12,5
  • -2,2
  • -3,2
  • -4,4
  • -11

-1,6

+3,1

і +

сл го

со го

-1,6

+3,4

  • -20
  • -23
  • -28
  • -26
  • -11
  • -13
  • -2,5
  • -6,7

+5

+6

-5,5

+3,4

-2

+12

+5,5

+10

-7,5

  • -6,5
  • -2

+2

-6

  • -3
  • -6

-1,5

+0,6

  • -6
  • -3

+13

+6

+16,5

-14

Разность шагов

  • 33
  • 17
  • 45
  • 28
  • 25
  • 27
  • 20
  • 17
  • 30
  • 20
  • 30
  • 20
  • 32
  • 20
  • 27
  • 15
  • 40
  • 40
  • 23
  • 20
  • 23
  • 18
  • 31
  • 33
  • 14
  • 33
  • 23
  • 35
  • 60
  • 25
  • 30
  • 45
  • 24
  • 43
  • 14
  • 22
  • 16
  • 30
  • 30
  • 23
  • 9
  • 22
  • 37
  • 50
  • 36
  • 42
  • 46
  • 25

Примечания: 1. Над чертой приведены измеренные отклонения по левым сторонам зубьев, под чертой — по правым сторонам.

2. Все размеры приведены в микрометрах.

Проверку выполняла одна бригада контролеров (два человека). Методика проверки колес с г =73 не отличалась от проверки колес с z = 22 и 23. Измерения шагов зацепления у колес из стали 45ХН выполнялись тангенциально-кромочным шагомером мод. Б В-5070; у колес из стали 20Х2Н4А этим шагомером проверялась лишь половина колес из партии (28 штук), другая половина проверялась тангенциальным шагомером мод. 21501. У колес из стали 45ХН в 7 случаях из 10 проверку начинали с первой впадины, а у колес из цементируемой стали 20X2Н4А это удалось сделать только один раз. В обеих партиях направление измерения всегда совпадало с направлением шлифования зубьев.

Режимы резания при обработке обеих партий зубчатых колес ва-рьировавались в определенном диапазоне в зависимости от припуска на финишную обработку, характеристик шлифовального круга и времени его работы, марки стали колеса и других факторов. В качестве примера приведены режимы резания, зафиксированные при обработке одного колеса из среднеуглеродистой стали 45ХН и одного колеса из цементируемой стали 20Х2Н4А. В обоих случаях получены повышенные показатели точности обработки.

Режимы шлифования одного колеса из стали 45ХН (припуск на длину общей нормали был увеличен и составлял 0,9 мм, поэтому во избежание прижогов режимы резания были несколько занижены): четыре хода с радиальным врезанием ?рад= 0,27 мм (после первого «настроечного» хода); два хода с f = 0,12 мм; один ход с /рад = 0,05 мм; один ход с /ра1 = 0,03 мм и один ход (чистовой, без правки круга) с 1 = 0,01 мм.

Режимы шлифования одного венца из стали 20X2Н4А: пять ходов с /рад= 0,18 мм (после первого «настроечного» хода); один ход с г = 0,12 мм; один ход с t = 0,06 мм; один ход с /рад= 0,09 мм; один ход с / = 0,05 мм и один ход (чистовой, без правки круга)

с t = 0,01 мм.

Правка круга при зубошлифовании колеса из среднеуглеродистой стали выполнялась через семь прошлифованных впадин, при зубошлифовании колеса из цементируемой стали — через шесть впадин; время одной правки было одинаковым — 20 с. Число двойных ходов ползуна при шлифовании колеса из стали 45ХН составляло п = 60 дв.х/мин, при шлифовании колеса из стали 20Х2Н4А составляло п = 50 дв.х/мин. Время шлифования одной впадины в обоих случаях было 48 с (при одинаковой скорости обката), причем время съема металла составляло ~ 25 с, из которых 20% затрачивалось на шлифование только головки левой (входной) стороны зуба, 60% — на шлифование обеих сторон одновременно, 20% — на шлифование только головки правой (выходной) стороны зуба. После этого происходило деление в соответствии с принятой наладкой — через Zj = 10 угловых шагов, затем цикл обработки повторялся.

Приведенные (см. табл. 10.8 и 10.9) величины измеренных (/Ьг) и вычисленных рг, Грк)) отклонений показали, что они изменяются в широком диапазоне: у зубчатых колес из стали 45ХН отношение максимальной накопленной погрешности шага зубчатого колеса к минимальной по левым сторонам зубьев составляет ГРг тахРг т1п= = 206/74 = 2,8, по правым сторонам зубьев РРгтахРгтт = 226/37 = = 6,1. У зубчатых колес из стали 20Х2Н4А эти отношения составляют

Ш = 203/22 = 9,2 и ^тах/^т,„ = 184/19 = 9,7 соответ-

ственно.

Графики накопленных погрешностей шага по левым и правым сторонам зубьев зубчатого колеса, изготовленного из стали 45ХН (см. табл. 10.8), с твердостью на поверхности после термообработки 47,7 ± 3 НИС показаны на рис. 10.2. На графике отчетливо просматривается тангенциальная погрешность шлифования.

Среднее отношение накопленной погрешности на к =13 шагах к накопленной погрешности шага зубчатого колеса по обеим сторонам зубьев получилось практически одинаковым: РРкгРг= 0,71. Однако размах этих значений различается: по левым сторонам 0,50...0,97, а по правым — 0,56...0,89.

Средняя разность шагов по правым и левым сторонам зубьев у этих колес не превышает 1,2 мкм, однако погрешность/уР{гср У партии колес из цементированной стали на 5,5 мкм меньше, чем у колес, закаливаемых ТВЧ.

В табл. 10.10 приведены два сравниваемых варианта по числу отклонений, соответствующих разным степеням точности по ГОСТ 1643—81. Поскольку число изделий в партии сравниваемых вариантов отличается в 2,4 раза, то для оценки выбрана относительная единица измерения — проценты.

Графики накопленных погрешностей шага зубчатого колеса ГР по левым (кривая з) и правым (кривая б) сторонам зубьев после чистового шлифования

Рис. 102. Графики накопленных погрешностей шага зубчатого колеса ГРг по левым (кривая з) и правым (кривая б) сторонам зубьев после чистового шлифования

на станке мод. 5843

Число отклонений, %, при зубошлифовании на станке мод. 5843 партий колес, изготовленных из сталей 45ХН и 20Х2Н4А

Измеряемое

Степень точности по ГОСТ 1643-81

отклонение

Точнее 6-й

6

7

8

Гоубее 8-й

Накопленная погреш-

10

35

30

15

10

ность шага зубчатого колеса

50

23

17

т

Отклонение шага

30

65

5

зацепления /рйг

15

23

29

25

8

15

70

15

Разность шагов ^Р?г

13

42

31

12

2

Примечание. Над чертой приведены показатели для зубчатых колес, изготовленных из стали 45ХН, под чертой — из стали 20Х2Н4А.

По показателю Ррг высокоточных (6-я степень точности и точнее) обработанных зубчатых колес из стали 45ХН получилось 45%, из стали 20X2Н4А — 73%; по показателю/уР(г 15 и 55% соответственно.

Нагруженные зубчатые передачи (например, передачи электропоездов) следует выполнять таким образом, чтобы шаг зацепления ведущего колеса с меньшим числом зубьев незначительно превышал шаг зацепления. Для таких зубчатых передач рекомендуется изготовление малого ведущего колеса с небольшим (3...8 мкм) положительным средним отклонением шага зацепления. Ведомое зубчатое колесо, наоборот, следует выполнять с небольшим отрицательным отклонением от шага зацепления (5... 10 мкм). Предполагается, что под нагрузкой предусмотренная разность шагов зацепления будет компенсирована упругой податливостью зубьев.

Как показали исследования (см. табл. 10.8 и 10.9), чаще изготовлялись колеса с отрицательным значением/рЬг, чем с положительным.

В табл. 10.11 приведены результаты измерений (по описанной выше методике) шагов зацепления и длины общей нормали у партии колес, изготовленных из стали 12Х2Н4А. Как и в предыдущих примерах, все изделия этой партии были обработаны на одном станке мод. 5843, одной бригадой рабочих; при этом обеспечивалось не нулевое, а небольшое (5... 10 мкм) отрицательное отклонение шага зацепления. Представленные данные показывают, что в 38 случаях максимальные отклонения/р. имеют знак «минус» и лишь в 5 случаях — знак «плюс».

Результаты измерений партии из 24 прямозубых колес (т = 10 мм, г = 73, Ь = 120 мм), изготовленных из стали

12Х2Н4А и обработанных на одном зубошлифовальном станке мод. 5843

Измеренное

Номер зубчатого колеса в партии

отклонение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Отклонение шага зацеп-

-25

-38

-19

-23

-25

-16

-11

-24

-22

-26

-20

-15

-30

-18

-30

-26

-25

-30

±17

-27

-31

-20

-30

-32

пения /рйг

-16

-19

+43

-19

-16

+16

+25

±20

-20

-20

+30

+12

-35

-20

-21

-25

-21

±19

-25

-25

-35

-24

Разность шагов

19

17

25

31

22

19

15

30

17

21

25

29

40

34

30

29

28

30

34

36

35

34

30

29

20

25

30

36

21

26

24

40

27

26

24

23

35

20

31

33

28

38

31

40

23

20

Колебание длины общей нормали

90

90

90

100

90

100

90

90

100

90

110

90

100

110

90

90

80

100

90

80

100

100

90

60

Примечания: 1. Над чертой приведены измеренные отклонения по левым сторонам зубьев, под чертой — по правым сторонам.

2. Все размеры приведены в микрометрах.

Анализ результатов измерений (см. табл. 10.11) показывает следующее:

  • • средняя разность шагов по левым и правым сторонам зубьев практически одинакова (разница составляет 1,2 мкм);
  • • точность колес из сталей 20Х2Н4А и 12Х2Н4А по показателю/уР(г тоже одинакова (разница отклонений не более 1,5 мкм);
  • • из 46 зафиксированных отклонений по разности шагов 20 (43,5%) соответствуют 6-й степени точности, 26 (56,5%) — 7-й;
  • • по показателю/р. 9 отклонений (19,5%) соответствуют 6-й степени точности, 23 (50%) — 7-й, 12 (26,1 %) — 8-й и лишь 2 (4,4%) отклонения превысили допуск 8-й степени точности, причем правые стороны зубьев получились немного точнее, чем левые. Измеренные отклонения шагов зацепления и длины общей нормали партии из 100 зубчатых колес из стали 12Х2Н4А, обработанных на разных зубошлифовальных станках мод. 5843 двумя бригадами, приведены в табл. 10.12. До шлифования зубчатые колеса были нарезаны червячными фрезами с утолщенной головкой зуба (с протуберанцами), что обеспечило поднутрение у основания зуба и позволило шлифовать только эвольвентный участок без образования уступа.

Зубошлифование не было ориентировано на получение модифицированного профиля, т.е на получение отрицательного отклонения шага зацепления 5... 10 мкм.

Анализ выполненных измерений (см. табл. 10.12) показывает следующее:

  • • левые стороны зубьев имеют меньшее отклонение шага зацепления, чем у зубчатых колес первой партии; правые же стороны зубьев, наоборот, получились менее точными, чем у колес первой партии (из 24 штук);
  • • из 200 измерений шага зацепления 182 (91%) отклонения имели знак «плюс»;
  • • по среднему значению/ р правые стороны зубьев получились на 2,3 мкм точнее левых, т.е. эти колеса (см. табл. 10.12) в среднем на 5,5 3 мкм точнее колес первой партии из 24 штук, изготовленных без поднутрения;
  • • по левым сторонам зубьев разность шагов соответствовала 6-й степени точности у 61 колеса, по правым сторонам — у 81. Большие отклонения (8-я степень точности и грубее) по этому показателю зафиксированы по левым сторонам зубьев у пяти изделий, по правым — лишь у одного;
  • • зубошлифовальные станки, на которых обрабатывалась партия из 100 зубчатых колес, обеспечили существенно более высокую кинематическую точность, чем станок на другом производственном участке: по колебанию длины общей нормали 99% колес были точнее;
  • 172

Результаты измерений партии из 100 прямозубых колес = 10 мм, г = 73, Ь = 120 мм) с поднутрением, изготовленных

из стали 12Х2Н4А и обработанных на разных зубошлифовальных станках мод. 5843

Измеренное

Номер зубчатого колеса в партии

отклонение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

Отклонение шага

+13

+15

+14

+17

+12

+17

+17

-14

+15

-11

+17

+25

+30

+22

-28

+22

-10

+20

+17

+22

±14

+24

+12

+12

+24

зацепления 1РЬг

+19

+23

+22

+27

+19

+27

+25

+26

+35

+42

+22

+38

+33

+23

+17

+29

+22

+17

+24

+25

+29

+35

+18

+32

+31

Разность шагов ^Р[г

18

17

22

22

13

20

23

15

20

19

20

24

26

38

45

22

18

35

28

20

28

20

20

18

23

20

21

19

26

16

20

17

17

25

31

16

30

16

22

17

19

18

15

19

16

26

22

18

26

22

Колебание длины общей нормали Р^

10

50

40

30

30

20

10

40

30

30

40

40

10

10

30

20

40

30

30

40

30

40

30

30

30

Продолжение таблицы 10.12

Измеренное

Номер зубчатого колеса в партии

отклонение

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

Отклонение шага

+13

-15

+26

+24

+32

+17

+19

-9

+17

+20

+24

+17

+17

+17

+18

+28

+15

-11

-14

+9

+33

+11

+20

+18

+17

зацепления /рйг

+26

+19

+32

+31

+30

+36

+32

+11

+28

+27

+29

+31

+17

+25

+17

+19

+30

+33

+13

+26

+39

-30

+29

+28

+24

Разность шагов ^Р?г

20

15

28

20

21

20

16

12

19

21

17

18

33

27

15

24

16

18

17

9

16

15

21

18

17

24

22

25

1/

21

30

23

11

27

18

20

23

22

21

18

12

19

24

22

10

16

22

23

18

1/

Колебание длины общей нормали Р^

40

40

30

30

40

40

40

40

20

20

30

40

30

30

40

50

40

20

20

30

40

20

20

30

40

Измеренное

Номер зубчатого колеса в партии

отклонение

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

Отклонение шага

-17

+13

+19

+14

+19

+11

+18

+17

+15

+26

+19

+35

+28

+12

-10

+20

+42

-24

+17

+30

+40

+16

+11

+27

+21

зацепления fpbг

+30

+27

+37

+30

+28

+28

+29

+27

+30

+10

+30

+28

+32

+35

+25

+27

+32

+25

+23

+42

+48

+45

+30

+30

+29

Разность шагов

28

22

11

21

15

17

13

85

25

9

21

56

38

18

19

20

45

20

20

22

78

19

17

31

34

16

17

19

22

22

20

16

22

28

10

20

24

24

17

14

26

22

21

26

17

45

30

29

26

27

Колебание длины общей нормали

20

30

40

30

50

50

40

60

50

40

30

30

50

40

30

50

20

40

20

30

40

30

50

30

50

Окончание таблицы 10.12

Измеренное

Номер 3)

/бчатого колеса в партии

отклонение

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

Отклонение шага

-20

-21

+15

+22

+32

+25

+20

-17

+20

-10

+24

+25

+15

+25

+20

+30

+28

+25

+30

+30

+16

+20

+25

+25

+25

зацепления fpbг

-10

+22

+17

+25

+25

+26

+25

+27

+20

+13

+25

+18

+27

+25

+28

+28

+32

+28

+14

+17

+15

+25

+16

+28

+25

Разность шагов ^Р(г

23

36

30

22

31

30

21

23

25

16

24

29

18

27

20

34

30

25

31

43

27

28

28

31

36

16

30

19

20

18

20

26

19

16

14

26

18

22

23

28

28

32

23

26

29

25

25

24

23

25

Колебание длины общей нормали

20

30

30

30

20

20

30

40

30

20

20

20

70

30

50

30

30

40

50

40

30

30

20

40

40

Примечания: 1. Над чертой приведены измеренные отклонения по левым сторонам зубьев, под чертой — по правым сторонам.

  • 2. Все размеры приведены в микрометрах.
  • • по показателю Р т 87% зубчатых колес рассматриваемой партии из 100 штук соответствовали 6-й степени точности и выше (табл. 10.13), что превышает требования чертежа.

Таблица 10.13

Распределение зубчатых колес по степеням точности (ГОСТ 1643-81) при зубошлифовании на разных станках мод. 5843 партии из 100 колес с поднутрением, изготовленных из стали 12Х2Н4А

Измеренное

Степень точности по Г0СТ1643-81

отклонение

Точнее 6-й

6-я

7-я

8-я

Гоубее 8-й

Отклонение шага зацеп-

4

44

34

16

2

пения

3

12

25

52

8

Разность шагов ^Р?г

11

61

23

3

2

7

81

11

1

Колебание длины общей нормали

58

29

12

1

-

Примечание. Над чертой приведено число колес, имеющих степень точности

по измеренным отклонениям по левым сторонам зубьев, под чертой — по правым сторонам.

У каждого обработанного зубчатого колеса в трех-четырех местах по окружности длину общей нормали контролировали в трех сечениях венца: в среднем и двух торцовых. В подавляющем большинстве случаев разница показаний нормалемера или микрометра с чашечными губками в двух противоположным торцовых сечениях не превышала 0,01...0,02 мм. Так оценивалась составляющая погрешности направления зуба — его конусность, исправление которой представляет большую сложность, чем устранение «косины» зуба, которую названная проверка не выявляет.

Нарезание зубчатых колес с поднутрением (как ведущих, так и ведомых в зубчатой паре) облегчает условия зубошлифования, что косвенно способствует повышению его точностных параметров. Кроме того, такие зубчатые колеса, работая в тяжелых условиях (в горнодобывающей отрасли, в тяговых передачах электропоездов), сохраняют напряжения сжатия у основания зуба, что повышает его изгибную прочность.

Приведенные выше результаты измерений обработанных прямозубых крупномодульных колес (т = 10 мм) на отечественных станках мод. 5М841 и 5843 позволяют сделать следующие выводы:

• при отлаженном технологическом процессе (припуски, режимы резания, правильный подбор шлифовальных кругов и правящих алмазов и т. д.) и достаточно высокой культуре производства в результате шлифования зубчатых колес с г < 30 достижимо соответствие изделий 6-й степени точности по нормам кинематической точности и плавности, при шлифовании колес с г > 60 — 6-й степени точности по нормам кинематической точности и 7-й — по нормам плавности;

весьма проблематично шлифование на указанных станках эталонных колес 4—5-й степеней точности. В случаях крайней необходимости изготовления таких колес наиболее точные зубчатые колеса (не более двух) можно отобрать из небольшой партии (8... 10 колес); точность зубчатых колес по правым и левым сторонам зубьев, несмотря на одностороннее вращение стола станка, получается одинаковой: разница средних значений/уР{г по разным сторонам не превысила 2,3 мкм. Поэтому не имеет значения, каким торцом устанавливать на стол станка шлифуемые зубчатые колеса с одной рабочей стороной зуба;

по разности шагов колеса, изготовленные из цементируемых сталей 20X2Н4А и 12Х2Н4А, получились на 5... 10 мкм точнее колес из стали 45ХН;

контроль шага зацепления по левым и правым сторонам зубьев нужно начинать с одной пары зубьев с первой шлифуемой впадины и выполнять в направлении шлифования. В этом случае легче будет объяснить возникающие погрешности; шагомер для проверки шага зацепления лучше настраивать по двум отмеченным зубьям эталонного зубчатого колеса, чем по концевым мерам длины;

поэлементный контроль зубьев оценил прошлифованные зубчатые колеса с I= 22 более точно, чем проверка в двухпрофильном зацеплении.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>