Повышение точности установки заготовок на зуборезных операциях Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВОК НА ЗУБОРЕЗНЫХ ОПЕРАЦИЯХ Аликулов Д.Е.1, Бигбутаева Ж.Н.2

'Аликулов Джавлон Ергешевич - доктор технических наук, профессор; 2Бигбутаев Жамшид Назарбаевич — ассистент, кафедра технологии машиностроения, машиностроительный факультет, Ташкентский государственный технический университет им. Ислама Каримова, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Одной их основных задач, стоящих перед промышленностью и народным хозяйством Республики Узбекистан, является повышение качества и эффективности машиностроительного производства, на основе создание новых и модернизированных изделий, подготовка чертежей конструкций, способствующих обеспечению необходимой технологичности и высокого качества соединений в узлах машин.

Зубчатые колёса с базовым соединением по центральному отверстию составляют основную часть всех зубчатых колёс, применяемых в машиностроении. Обработка зубчатых колёс с центральным отверстием связана с определёнными сложностями, заключающимися в том, что при установке и закреплении заготовок на зубообрабатывающем станке с базой по центральному отверстию и базовому торцу возникают значительные погрешности установки. Эти погрешности после операции чернового зуборезования наследуются на чистовых операциях. При чистовом зуборезования погрешности установки, складываясь с погрешностями обработки, существенно снижают точность зубчатых колёс. На операциях зубошлифования погрешности установки вызывают погрешности зубчатого колеса, соизмеримые с допусками по точности зубчатого венца. При этом образуется весьма большой разброс значений радиального биения зубчатых колёс. Поэтому основными требованиями технологии обработки зубчатых колёс является обеспечение точности обработки при её стабильном значении.

Требования точности изготовления зубчатых колёс неуклонно расчет. А это приводит к неизбежному удорожанию изготовления зубчатых колёс с требованиям точностями. Поэтому изготовление зубчатых колёс с требуемыми точностями при низком себестоимости всегда является актуальной задачей. В конструкциях оправок для установки дорогостоящего режущего инструмента, например, крупно-модульных червячных фрез и в оправках для установки заготовок зубчатых колёс на зуборезных станках. Применений конструкций, позволяющих повышение точности установки зубчатых колёс при операциях зубообработки, приобретает особенную актуальность.

Повышение точности их установки позволяет существенно снизить экономические расходы на приобретение и эксплуатацию режущего инструмента. Данная цель достигается уменьшением зазоров путем установлением специальной ступенчатой втулки на посадочной поверхности оправок изготовленных по низким требованиям точности. Соединения может приниматься в конструкциях неподвижных соединений типа «оправок», обеспечивающих прецизионную установку режущего инструмента и заготовок, а также для осуществления операций контроля обрабатываемых деталей.

В парке зубообрабатывающего оборудования зуборезные полуавтоматы являются наиболее распространенным типом станков. Это объясняется главным образом тем, что они обладают сравнительно высокой производительностью и, вместе с тем, универсальностью при достаточно высокой точности обработки.

Зуборезные станки [1, 4] предназначены для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми винтовыми зубьями наружного зацепления, а также червячных колес. Некоторые модели зуборезных станков допускают нарезание зубчатых (шлицевых) валиков.

Все зуборезные станки, несмотря на большое разнообразие типоразмеров, работают принципиально одинаково, используется метод обката (рис. 1); для этого заготовке и инструменту (червячной фрезе) сообщаются такие взаимосвязанные вращательные движения, которые выполнялись бы червяком и червячным колесом червячной передачи. Заготовка жестко связывается с делительным червячным колесом, получающим вращение от червяка.

5

5

Рис. 1. Цепь обката зуборезного станка: 1- червяк; 2- нарезаемое колесо; 3- червяк; 4- червячное колесо; 5-

сменные колеса гитары обката

Анализ существующего приспособления для обработки зубчатых колёс.

В металлорежущих станках зубчатые колеса применяют для передачи движения изменения направления и скорости движения и преобразования усилий и крутящих моментов. Зубчатые колеса встречаются в механизмах главного движения, движения подачи, делительных и др.

Требования к зубчатым передачам по точности и качеству отделки значительно повысили.

Изучение по обработке зубчатых колесам следующие авторы. Существенный вклад в развитие абразивной обработки внесли С.Н. Корчак, А.В. Королев, Г.Б. Лурье, Е.М. Маслов, В.К. Старков, Ю.С. Степанов, О.В. Таратынов, Л.В. Худобин, П.И. Ящерицын, Marinescu Ioan D., Ichiro Inasaki и другие ученые. В литературе практически отсутствуют данные по технологическому обеспечению и расчетному прогнозу точности цилиндрических колес с винтовыми зубьями (далее косозубых колес) профильным шлифованием. Вопросы точности и качества обработки прецизионных деталей рассмотрены в работах Б.М. Базрова, Б.М. Бржозовского, И.И. Колтунова, Е.П. Калинина, В.А. Кудинова, А.В. Пуша, В.Н. Подураева, В.Т. Портмана, А.С. Проникова, А.Г. Суслова, А.В. Якимова и ряда других ученых.

В стонкастроении применияют зубчтые колёса следующих типов: цилиндрические с прямыми косыми и шевронным зубьями; цилиндрические с внутренним зацеплением, с прямыми и косыми зубьями; конические с прямыми и криволинейными зубьями червячные, а также шестерни-валики.

Точность изготовления зубчатых колес металлорежущих станков зависит от их назначения и условий работы. По точности изготовления зубчатые колеса делятся на особо точные, средней точности и понеженной точности.

Требования устанавливаются в зависимости от служебного назначения зубчатых передач и в основном определяются степенью точности колес. Различают два вида передач: силовые и кинематические. Основные требования к силовым передачам - износостойкость, плавность и бесшумность работы передач. Чем выше окружные скорости колес, тем точнее они должны быть сделаны, так как в противном случае будут большой износ и шум. Ориентировочно связь степени точности и параметра шероховатости Ра поверхности зуба зубчатого колеса в зависимости от его окружной скорости показана в табл.1. Таблица 1-Зависимость степени точности и Ra от окружной скорости зубчатого колеса.

Таблица 1. Тип заготовки зубчатого колеса

Окружная скорость, м/с

Степень точности

Ra, мкм

До 2,5 2,5-6 6,0-16 16-40

8/7/8 6/7

(2,5-1,25)/-(1,25-0,63)/(2,5- 0,25) (1,25- 0,63)/(1,25- 0,63) (0,63-0,32)/(1,25-0,63)

5-6/6

Примечание. В числителе - данные для прямозубых колёс, в знаменателе - для косозубых.

Допуски определяются в зависимости от степени точности колес, например, по ГОСТ 164381. Допуск на накопленную погрешность шага Ер по зубчатому колесу с диаметром делительной окружности 80 ... 125 мм и модулем 1 ... 6 мм для 5-й степени точности - 22 мкм, для 6-й - 34 мкм, для 7-й - 48 мкм и для 8-й - 67 мкм. Допуск на радиальное биение зубчатого венца ЕР колеса с диаметром делительной окружности 50 ... 125 мм и модулем 3,55 ... 6 мм для 5-й степени точности - 19 мкм, для 6-й - 30 мкм, для 7-й - 42 мкм и для 8-й - 53 мкм. Качество работы зубчатых передач кроме норм кинематической точности характеризуется нормами плавности работы (постоянством передаточного отношения в пределах оборота и на один зуб) и нормами контакта зубьев для различных степеней точности. Нормы плавности для зубчатых колес 5-6-й степеней точности включают: допуск на циклическую погрешность, допуск на погрешность профиля зуба, допуск на местную кинематическую погрешность, предельное отклонение шага зацепления, предельное отклонение шага, допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за один оборот зубчатого колеса и на одном зубе. Для колес 7 и 8-й степеней точности допуск на циклическую погрешность не включен в нормы, но добавлен допуск на разность окружных шагов. При изготовлении зубчатых колес высокой степени точности особенно важно обеспечить требуемое отклонение от перпендикулярности торца к оси центрального отверстия на операциях до зубонарезания.

Базовыми поверхностями при обработке заготовок цилиндрических зубчатых колес могут быть поверхности, зависящие в первую очередь от конструктивных форм колес, требований к точности по техническим условиям и масштаба выпуска. Так, изготовление зубчатых колес, имеющих ступицу с достаточными диаметром и глубиной отверстия начинается с обработки отверстия (двойная направляющая база) и базового торца (опорная база), а затем на их базе осуществляется большинство операций: токарных, зубонарезных и зубошлифовальных.

Таблица 2. Ряд предпочтительных посадок для диапазона 4^9 квалитетов точности

Основное отверстие Квалитет а Ь с а е Г И

Н5 4 Н5^4 Н5/И4

Н6 5 Н6^5 Н6/115

6 Н6Ж

Н7 6 Н7^6 Н7Л6

7 Н7/е7 Н7/П

8 Н7/е8 Н7/е8 Н7/е8

Н8 7 Н8/П Н8/117

8 Н8/с8 Н8Ш Н8/е8 Н8/В Н8Л18

9 Н8А19 Н8/е9 Н8Я9 Н8/119

Перед нарезанием зубьев с базированием на торец всегда надо обеспечить малое (в зависимости от степени точности) биение торца по отношению к оси отверстия, что достигается разными путями в разных маршрутах. Для уменьшения деформации зубьев необходимо вводить стабилизирующий отпуск. Для заготовок зубчатых колес, зубья которых не шлифуют после термической обработки (7-я степень точности), следует до термической обработки выполнять их обработку с более высокой степенью точности (на одну степень точнее) с помощью шевингования, имея в виду, что заготовка зубчатого колеса коробится при термической обработке и уменьшается точность при цементации и закалке. При изготовлении колес со шлифованными зубьями перед зубошлифованием, необходимо выправить шлифованием базовые поверхности - торец и отверстие для плоских колес или центровые отверстия для колес-валов. Для изготовления колес 5-6-й степени точности подбирают оборудование высокого или особо высокого класса точности, принимаются такими же, как у соответствующего ему червяка (Таблица 2).

В результате расчетов получены выводы, что по ГОСТ у 1643-81 получается недопустимое значение радиального биения, а это для уменьшения зазоров во время обработки требует повышения точности оправок. В работе предложена новая конструкция оправок, позволяющая уменьшение зазоров между оправкой и зубчатым колесом. Конструкция новой оправки представляет собой оправки со ступенчатыми втулками, которые изготовлены с разными

диаметрами, в пределах возможного увеличивает точность изготовления зубчатых колёс за счёт уменьшения зазора. Предложенная конструкция оправок позволяет повысить точность изготовления зубчатых колёс при низкой точности оправок.

е

Рис. 2. Схема двухосного соединения «вал-отверстие» [5

Рис. 3. Схема расположения полей допусков двухосных соединений «вал-отверстие» в системе отверстия

Список литературы

1. Каримов И.А. Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана / И.А. Каримов. Т.: Узбекистан, 2009. 48 с.

2. Аликулов Д.Е. Двухосное соединение вал-отверстие. Ташкент: Молия, 2007.

3. Аликулов Д.Е. Оправка для центрирования отверстий заготовки. А.С. 137 0439. Бюл. № 4, 1988.

4. Аликулов Д.Е. Способ установки заготовок зубчатых колёс на зуборезных станках. Патент РУз IDP 05370. 31.10.2002.

5. Аликулов Д.Е. Создание конструкции и технологии изготовления соединения «Вал-отверстие» нового вида. // Вестник ТашГТУ, 2005. С. 187-189.

6. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч. / В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. Л.: Машиностроение, 1982. Ч. 1. 543 с. Ч. 2. 447 с.

7. Соединения некруглые РК-профильные моментопередающие. Терминология, размеры, условные обозначения, допуски и посадки. Методика расчёта. РД 23.800.2.02-89. Ташкент. Изд-во УзНИИНТИ, 1990. 118.

8. МарковА.Л. Измерение зубчатых колес. Л.: Машиностроение, 1977.

9. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1972.