CC BY
46
УДК 621.9.06:621.833
Резервы повышения точности на зубошлифовальном станке мод. 5М841
Л.И. Вереина
Предложены некоторые резервы повышения точности обработки зубчатых колес с простым числом зубьев, более ста, на зубошлифовальном станке мод. 5М841.
Ключевые слова: зубошлифовальный станок, точность обработки.
Reserves to improve the precision of gear grinding mod. 5M841
L.I. Vereina
The aticle deals with the reserves to improve the precision of processing toothwheels with a prime number of teeth, more than a hundred, by the grinding machine mod. 5M841.
Keywords: gear grinding machine, machining precision.
/Область применения зубчатых колес достаточно обширна. Их используют в различных приборах с нагрузками менее 1 г, металлорежущих станках, прокатных станах, в которых нагрузки могут составлять несколько десятков тонн, и турбинных редукторах, где передаваемая мощность достигает 50 000 кВт.
Такое широкое использование зубчатых передач обусловлено хорошей работоспособностью в большом диапазоне нагрузок и скоростей, небольшими габаритными размерами по сравнению с другими передачами вращательного движения, надежностью в работе.
Один из недостатков зубчатых колес — высокая точность изготовления. В противном случае возникают удары при входе и выходе из зацепления и как следствие шум и динамические нагрузки, которые ограничивают передаваемые скорости. Для колес 6—7-й степени точности в соответствии с ГОСТ 1643 — 81 максимально допускаемая окружная скорость составляет 15 м/с, а для колес 4-й степени точности — vmax = 100 м/с. Поэтому повышение точности зубообработки является актуальной задачей.
Финишная обработка зубьев осуществляется на шевинговальных и зубошлифовальных станках. В данной статье рассмотрены вопросы повышения точности обработки на зубошлифовальном станке мод. 5М841.
Станок мод. 5М841 работает по методу обката, режущим инструментом является шлифовальный круг с двусторонним коническим профилем. При шлифовании зубчатых колес точность шага и накопленная погрешность шага по колесу Fpr зависит от многих факторов,
ВЕРЕИНА Людмила Ивановна
кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлорежущие
станки» (МГТУ им. Н.Э. Баумана) e-mail: vli32@ya.ru
ВШзехэшш] выкшшпх ©аведжшй
в том числе от имеющегося набора сменных зубчатых колес и выбора числа т.,, пропускаемого при делении зубьев.
В силу ограниченного числа сменных зубчатых колес, имеющихся на данном станке, невозможно точно настроить гитару деления при обработке зубчатых колес с простым числом зубьев, превышающим 100.
В ряде работ [1—4] сказанное выше было теоретически исследовано и затем экспериментально подтверждено при шлифовании зубьев цилиндрических зубчатых колес.
В силу того, что наборы сменных колес у зу-бошлифовальных станков различных моделей разные, можно предположить, что возникающие из-за вынужденно неточной настройки гитары деления погрешности при обработке заготовок с одинаковым числом зубьев также будут разные.
Согласно методике, изложенной в работе [5], определим минимальные погрешности настройки делительной цепи для различных углов поворота заготовки при шлифовании шлифуемых колес с различным числом зубьев.
Результаты расчетов минимальных погрешностей приведены в таблице. При шлифовании зубчатого колеса с I = 101 минимальная погрешность одного углового поворота Лф составит 0,41" при повороте заготовки в делительном движении на ^ =14, а максимальная — при повороте той же заготовки на ^ = 8, что (в первом случае) повышает точность обработки в 7,9 раз.
Такой анализ можно сделать только с помощью ЭВМ, так как для выявления минимальной погрешности для каждого поворота заготовки на ^ необходимо выполнить 894 расчетов для подбора сменных колес. Поэтому никакие существующие таблицы для подбора сменных зубчатых колес [6] не смогут дать ответ, при каком угловом повороте заготовки точность кинематической настройки на данном станке будет наивысшая. Например, при обработке зубчатого колеса с 1 = 139 можно получить погрешность в 54 раза больше, если при
делении поворачивать заготовку на ^ = 8, а не на II = 30.
Таблица
Минимальные погрешности при кинематической настройке делительной цепи зубошлифовального станка мод. 5М841
Погрешность кинематической настройки Дер, угловых секундах одного поворота стола для числа зубьев заготовки г
101 103 107 109 113 127 131 137 139
8 3,24 1,47 2,8 2,91 2,83 9,89 9,14 2,27 17,9
9 0,95 3,19 1,85 2,86 1,44 5,79 5,92 3,50 6,57
10 1,98 0,90 3,50 1,78 4,84 0,80 4,69 2,24 0,77
11 2,50 0,93 0,49 1,31 6,10 2,55 2,34 2,21 1,16
12 0,93 0,95 0,98 1,44 2,16 2,34 2,78 2,14 3,30
13 0,69 1,93 1,13 2,42 0,98 0,75 1,11 0,90 1,73
14 0,41 1,96 1,80 0,85 1,34 0,90 1,93 1,18 2,68
15 1,93 1,00 1,03 2,83 0,93 3,81 2,73 2,47 0,33
16 2,91 1,26 1,78 1,03 1,21 0,42 0,79 0,85 1,78
17 1,13 1,08 1,08 0,49 1,34 1,52 1,55 2,34 0,67
18 1,18 1,42 1,21 1,39 0,44 0,88 2,94 1,78 1,18
19 1,98 0,57 0,67 0,54 1,29 1,78 2,50 1,00 0,44
20 1,67 0,62 1,80 1,11 1,13 0,82 1,47 0,46 0,87
21 1,13 0,57 1,31 1,57 0,44 0,44 0,36 0,49 0,93
22 0,54 1,39 0,93 0,95 0,57 0,80 0,95 0,88 1,18
23 1,24 0,54 0,88 1,06 0,49 0,85 0,90 0,51 1,75
24 0,59 0,77 2,65 1,57 0,52 0,52 1,21 0,57 1,06
25 0,88 0,46 1,26 1,18 1,55 1,91 1,65 1,83 1,36
26 0,69 0,85 0,54 1,24 1,03 0,63 1,11 0,46 0,39
27 1,42 1,21 0,23 0,44 0,82 0,64 1,03 1,08 0,59
28 0,82 1,42 0,85 1,49 1,80 0,59 1,70 0,64 1,24
29 0,54 0,70 0,95 0,41 1,49 0,46 1,85 1,36 0,36
30 1,70 0,62 0,62 1,80 1,31 0,46 1,39 1,18 0,33
31 0,46 0,72 1,44 1,26 0,49 0,82 0,64 0,85 0,90
Примечания. 1. — число пропускаемых при делении зубьев. 2. Погрешности приведены без указания знаков.
Накопленная угловая погрешность поворота при обработке заготовки будет в I раз больше, чем при одном угловом повороте. Накопленная угловая погрешность шага по колесу ¥рг из-за вынужденно неточной настройки гитары деления, выраженная в микрометрах, определяется по следующей формуле:
г
76
2012. № 10
mz Аф
F =-,
pr 413 cos ß
(1)
где m — модуль шлифуемой заготовки, мм; z — число зубьев; Аф — приведенная в таблице погрешность одного углового поворота, "; в — угол наклона зуба (для косозубых колес).
Вычислим накопленную погрешность шага по колесу при шлифовании на станке мод. 5М841 заготовки прямозубого колеса модулем m = 3 мм с z = 131. Из таблицы выбираем такой угловой поворот при делении, при котором станок будет давать минимальную погрешность кинематической настройки. Так, для колеса с z = 131 деление нужно осуществлять через z^ = 21 зуб.
Подставив в зависимость (1) соответствующие значения, получим, что при обработке на станке мод. 5М841 зубчатого колеса с z = 131 накопленная погрешность по колесу составит 45 мкм.
Согласно ГОСТ 1643—81 «Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски» вычисленная погрешность соответствует 6-й степени по нормам точности для прямозубого колеса с z = 131. Поскольку помимо рассмотренной здесь погрешности, обусловленной неточно настроенной гитарой деления, при обработке возникнут и другие отклонения, то реально можно обеспечить в этом случае лишь 7-ю степень по ГОСТ 1643—81.
Когда требуется более высокая кинематическая точность, необходимо изготовить дополнительное сменное зубчатое колесо в набор гитары деления с числом, равным числу зубьев шлифуемой заготовки.
Если же при шлифовании зубчатого колеса выбрать угловой поворот, соответствующий
h = 8 (обычно на производстве принимают Zi < 11), то накопленная погрешность по колесу будет в 16,5 раз хуже. Следовательно, в самом станке скрыты резервы повышения точности обработки и использовать их можно, имея для каждой модели зубошлифовальных станков таблицы, подобные приведенной в данной работе.
Выводы
Для повышения точности обработки зубчатых колес с простым числом зубьев более 100 на зубошлифовальных станках следует использовать следующие резервы:
1) кинематическую настройку осуществлять, используя автоматизированный метод подбора сменных колес с помощью ЭВМ;
2) при проектировании набора сменных зубчатых колес гитар деления его нужно предусматривать с большим числом Zc«, в том числе с простыми числами более 100.
Литература
1. Вереина Л.И., Фрадкин Е.И. Повышение точности зубошлифования плоским кругом с двусторонним коническим профилем // Станки и инструмент. 1992. № 5. С. 13—16.
2. Фрадкин Е.И., Колобанов M.B., Вереина Л.И. Зависимость погрешностей шага зубчатого колеса от точности настройки гитары деления зубошлифовального станка // СТИН. 1993. № 5. С. 7—10.
3. Фрадкин Е.И. Повышение точности зубошлифования оптимальным делением // Вестник машиностроения. 1995. № 8. С. 22—27.
4. Вереина Л.И., Фрадкин Е.И. Уменьшение шаговых погрешностей при зубо- и шлицешлифовании за счет оптимального деления // СТИН. 1997. № 11. С. 16—21.
5. Вереина Л.И. Подбор сменных зубчатых колес в кинематических цепях зуборезных станков с помощью ЭВМ // Станки и инструмент. 1989. № 4. С. 27—29.
6. Петрик М.И., Шишков В.А. Таблицы для подбора зубчатых колес. М: Машиностроение, 1973. 527 с.
Статья поступила в редакцию 07.08.2012
