CC BY
146
УДК 621.9.048(031)
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОТДЕЛКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Е.Н. Валиков, Ю.С. Тимофеев, А.С. Журина
Работа посвящена финишной обработке цилиндрических зубчатых колес. Зацепление со смещенным полюсом при вращении обеспечивает относительное проскальзывание поверхностей соприкасающих зубьев колеса и обкатника. Поверхность зубьев обкатника сформирована электроэрозионной обработкой, создающей шероховатость обеспечивающую удаление припуска с обрабатываемого колеса.
Ключевые слова: зубчатые колеса, финишная обработка зубчатых колес.
Существует ряд процессов и оборудования для финишной отделки высокоточных шестерен, каждый из которых занимает свою нишу в производстве зубчатых колес. Среди этого многообразия минимальной трудоемкостью обладает процесс доводки цилиндрических зубчатых колес, посредством обкатывания их со специальным инструментом «шарошкой» [1].
Инструмент (рис. 1.) представляет собой шестерню m = 2, z = 31, изготовленную из заготовки стали Р6М5, закаленной до твердости HRСэ 62..65. Профиль впадины зубьев инструмента показан на рис. 2.
Геометрия контура инструмента разработана таким образом, что в зацеплении с обрабатываемой шестерней происходит неполюсное зацепление. При вращении такой пары шестерен происходит проскальзывание контактирующих точек поверхностей. Эта особенность внеполюсного зацепления используется для осуществления микрорезания и в процессе обработки. Резание осуществляется шероховатой поверхностью боковых сторон зубьев инструмента.
Параметры зуба и параметры профиля зуба обкатника приведены в табл. 1 и табл. 2.
Принцип заключается в том, что инструмент, выполненный в виде зубчатого колеса с зубьями, производящая поверхность которых описана эвольвентным профилем, отличающийся тем, что производящая поверхность зубъев выполнена с прерывистым характером с образованием кратеров, края которых расположены по эвольвентной боковой поверхности зубьев, полученной посредством электроэрозионной обработки [3].
Это достигается смещением полюса построения профиля зубъев инструмента. Такая поверхностъ образуется при электроэрозионной обработке и представляет собой сочетание лунок с острыми кольцевыми кромками (рис. 3).
Высота микронеровностей может составлять от 0,8 до 25 мкм в зависимости от режимов обработки. Точность, предъявляемая к инструменту, выполнима на электроэрозионных станках, работающих на непрофили-руемом электроде-проволоке.
Pис. 1. Инструмент ^с' 2 Профиль впадины зубьев
для обработки цилиндрических инструмента
зубчатых колес
Изготовление инструмента производилось на станке А-207 с системой ЧПУ АРТА 2.7 система позволяет осуществлять перемещение электрода (проволоки) с шагом 0,001 мм, и обеспечивает точность обработки в пределах ±0,005 мм. Режим вырезки и = 108 В f = 20 кГц, длительность импульса 2,5 мкс обеспечивает шероховатость обрабатываемой поверхности Ra = 10... 15 мкм.
Таблица 1
Параметры зуба обкатника
Модуль т 2
Число зубьев г 31
Номиналъный исходный контур - 13775-81
Степень точности по ГОСТ - 6-Н
Направления зуба В0 0
Коэффициент смещения X 1,90901
Предельное отклонение шага Гр/ ±0,01
Отклонение основного шага /рв ±0,0095
Погрешность профиля Гг 0,008
Погрешность направления зуба Fb ±0,009
Делительный диаметр d 62
Диаметр впадин / 64,64
Основной диаметр dв 58,26
Таблица 2
Параметры профиля зуба обкатника
№ п/п Яс Хс Yc
1 32,32000 0,37874 0
2 32,77000 0,60953 0,44655
3 33,22000 0,85876 0,89112
4 33,67000 1,12671 1,33338
5 34,12000 1,41080 1,77304
6 34,57000 1,71149 2,20983
7 35,02000 2,03020 2,64345
8 35,47000 2,36339 3,07339
9 35,92000 2,71322 3,49960
10 36,37000 3,07831 3,92171
11 36,82000 3,46053 4,33924
Рж. 3. Bид поверхности при электроэрозионной обработке
(увеличено 50:1)
Изготовление инструмента происходило следующим образом: вначале выполняется разработка чертежа инструмента и расчет опорных точек построения профиля.
Затем электронная версия на электронном носителе вводится в гнездо на передней панели стойки СЧПУ, далее СЧПУ переводится в режим «архив» и оператор может производить ряд действий с программой. Программирование обработки детали осуществляется заданием перемещения плоскости заготовки относительно координатой системы заготовки.
Для получения требуемых размеров при обработке деталей, траектория центра электрода инструмента должна представлять линию, эквиди-
стантную обрабатываемому контуру. Эквидистанта является геометрическим местом точек равноудаленных от контура детали на расстояние равное половине ширины паза, прорезаемого электродом-инструментом в обрабатываемой детали. Изготовленный инструмент испытывался на специальной созданной установке (рис. 4) при обработке 15 заготовок шестерен.
Рис. 4. Схема обработки:
1 - заготовка; 2 - инструмент; 3 - оправка
Шестерня выполнена из материала сталь 30ХГСА, с припуском
0,04...0,05 на толщину зуба, радиальное биение в интервале 0,07... 0,12 мм, колебание длины общей нормали 0,015. 0,02, шероховатость Ra = 2,5 мкм. Обрабатываемая заготовка 1 устанавливается в шпинделе станка на оправку и вводится в беззазорное зацепление с инструментом 2. Включается вращение шпинделя с инструментом с частотой 300 мин-1, заготовка 2 свободно вращается на оправке 3.
После совершения инструментом количества оборотов, равного числу зубьев заготовки, вращение реверсируется, инструмент также совершает количество оборотов, равное числу зубьев заготовки. Ррабочий цикл завершается.
Полный цикл обработки содержит 5 - 6 рабочих циклов и 2 - 3 цикла выхаживания (без сближения осей). Заканчивается обработка при достижении номинального межосевого расстояния. Снятие припуска производится за счет скольжения боковых поверхностей зубьев инструмента относительно заготовки [2].
Фотография шестерни заднего хода моноблока «Тарпан», обработанной на установке, представлена на рис. 5.
После обработки достигнуты следующие результаты:
- производительность - 12...15 с/зуб;
- шероховатость обработанной поверхности Ra = 1,2 мкм;
- радиальное биение Fr = 0,04 мм;
- колебание длины общей нормали Fvwr = 0,015 мкм;
- снятый припуск 0,05 мм на зуб.
Рис. 5. Шестерня заднего хода моноблока «Тарпан», обработанная на установке
Достигнутые результаты могут быть существенно улучшены за счет совершенствования наладки оптимизации припуска под обработку и совершенствования инструмента.
Список литературы
1. Валиков Е.Н., Белякова В.А. Обработка торцов зубьев крупногабаритных зубчатых колес: учеб. пособие для вузов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 115 с.
2. Валиков Е. Н., Белякова В.А. Режуще-деформирующая чистовая обработка боковых поверхностей зубьев зубчатых колес: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 215 с.
3. Патент РФ 120024 на полезную модель. МПК В21Н 5/02. Инструмент для обработки зубчатых колес / Е.Н. Валиков, В.А. Белякова. Н.С. Петрухин, Ю.С. Тимофеев, А.С. Журина. Опубл. 10.09.2012. Бюл. № 25.
258
Валиков Евгений Николаевич, д-р техн. наук, проф., vaIikoven@ramhIer.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Тимофеев Юрий Сергеевич, канд. техн. наук, ген. директор, hlik-anpk. timofeev@yandex.ru. Россия, Тула, ОАО «АНПКБлик»,
Журина Анастасия Сергеевна, асп., IiIitana22@maiI.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE TOOL FOR GEAR WHEELS FINISHING E.N.Valikov, JU.S.Timofeev, A.S.Zhurina
Finishing of cylindrical gear wheels is considered in this paper. Gearing with dispIaced poIe in rotation provides for reIative sIipping of surfaces of gear wheeI teeth and generating tool. The surface of generating tool gear teeth is shaped hy the electric erosion machining which makes surface roughness to remove an allowance from the machined wheel.
Key words: gear wheels, finishing of gear wheels.
VaIikov Evgeny NikoIaevich, doctor of technicaI sciences, professor, vaIikoven@ramhIer. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Timofeev Jury Sergeevich, candidate of technicaI sciences, generaI manager, hlik-anpk. timofeev@yandex.ru, Russia, Tula, JSC «ANPKBIik»,
Zhurina Anastasia Sergeevna, postgraduate, IiIitana22@,maiI. ru, Russia, Tula, Tula State University
