Аналитические и экспериментальные исследования в области механической обработки зубчатых колес

Исследование влияния способа базирования и точности установочных баз заготовок зубчатых колес на точность зубонарезания под последующее шевингование

Как показывает практика машиностроительных заводов, вопросам точности заготовок зубчатых колес в действующем производстве уделяется самое пристальное внимание и точность установочных баз рассматривается как залог получения высокого качества окончательно обработанного зубчатого колеса. В крупносерийном производстве перед зубонарезанием базовые поверхности заготовки, как правило, проходят стопроцентный контроль на приборах с автоматическим циклом работы. Точность заготовок зубчатых колес автомобильного типа по данным фирмы National Broach (США) должна соответствовать допускам и отклонениям их формы, приведенным в таблице 9.1.

Рекомендуемые допуски и отклонения формы заготовок зубчатых колес типа дисков, мм

Таблица 9.1

Диаметр

заготовки

Биение

торцев

Допуск на размер отверстия

Допуск на некруглость отверстия

Допуск на наружный диаметр

Биение обода зуб. венца

До 25

0,008-0,013

0,008-0,015

0,005-0,008

0,008

0,08

25...100

0,010-0,020

0,013-0,025

0,008-0,013

100...200

0,015-0,030

0,020-0,030

0,010-0,015

0,13

0,13

200...300

0,025-0,050

0,025-0,038

0,013-0,018

Примечание: конусообразность отверстия на длине 25 мм для всех заготовок должна быть в пределах 0,005...0,008 мм.

Наиболее остро проблема базирования насадных зубчатых колес встает в случае использования малоотходной технологии при механической обработке зубьев колес, полученных способом горячего накатывания. Повышенная эксцентричность отверстий заготовок таких колес относительно зубчатого венца вызывает увод оси зенкера при обработке. На последующей операции обработки отверстия точность его расположения практически не изменяется.

Так как обработанное отверстие заготовки является базой при токарной обработке по контуру и последующих зубообрабатывающих операций, то смещение оси отверстия относительно зубчатого венца, заложенное еще в заготовке, наследуется на последующих операциях механической обработки и выявляется в виде черноты на внешнем диаметре зубчатого колеса, торцах и боковых поверхностях зубьев.

В типовых технологических процессах обработки цилиндрических зубчатых колес зубчатых передач наземных транспортных средств в качестве базовых поверхностей используются отверстие и торец обрабатываемого колеса. Для получения необходимой точности обработки базовых отверстий в заготовках зубчатых колес, с обеспечением высокой производительности, используется широкая номенклатура самых разнообразных способов обработки, основанных на резании, пластическом деформировании металла и их комбинации. Характеристики этих способов приведены в таблице 9.2.

При решении задачи определения допустимой точности зубчатых колес на отдельных этапах обработки зубьев большое значение имеет возможность обоснованной математической оценки взаимосвязи параметров точности базовых поверхностей с показателями точности зубчатого венца, а также доли погрешностей базирования в суммарной погрешности отдельных параметров точности зубчатого венца на интересуемой операции.

При решении задачи определения допустимой точности зубчатых колес на отдельных этапах обработки зубчатого венца большое значение имеет возможность обоснованной математической оценки взаимосвязи параметров точности базовых поверхностей с показателями точности зубчатого венца, а также доли погрешностей базирования в суммарной погрешности отдельных параметров точности зубчатого венца на интересуемой операции.

Таблица 9.2

Характеристики способов обработки базовых отверстий цилиндрических колес трансмиссий наземных транспортных средств

Способ обработки

Класс

точности

Класс шероховатости

Производительность

в %%

Зенкерование

3...4

4...5

58

Растачивание

З...2а

5...6

24

Тонкое растачивание

2...1

6...8

29

Развертывание

3...2

6...8

30

Протягивание

3...2

6...8

100

Хонингование

2...1

8...10

25

Шлифование

2...1

7...9

18

Дорнование шариком

2

10...11

100

Протягивание выглаживающими протяжками

2...1

9...10

100

Раскатывание роликовыми раскатниками

2...1

9...10

25

Раскатывание шариковыми раскатниками

2

9...10

20

Обширное исследование и обоснование оптимальной точности базовых поверхностей заготовок прямозубых цилиндрических колес на операциях зубофрезерования червячными фрезами с последующим шевингованием зубьев было выполнено профессором Кане М.М. [20]. Им установлено, что:

  • • доля погрешностей баз в суммарной погрешности операции зубофрезерования червячной фрезой в условиях автомобильного производства достигает для Fri"- 25% , F,T - 57%, Fp,- - 62% , F-J - 54% и т.д.;
  • • для описания взаимосвязей этих показателей точности с параметрами точности базовых поверхностей заготовок может быть с достаточной точностью (средняя относительная ошибка уравнения связи порядка 12...26%) использована зависимость вида:

где: Y- один из показателей точности зубчатого колеса;

Ет — биение базового торца заготовки; ао , а1, й2 - коэффициенты;

D,o - погрешность установки заготовки колеса по посадочному отверстию.

Собранный в процессе исследований большой экспериментальный материал позволил установить взаимосвязи максимально допустимых при зубофрезеровании значений торцевого биения заготовки Ет и диаметрального зазора в сопряжении зубчатое колесо - оправка Do с геометрическими размерами зубчатых колес и необходимой после зубофрезерования степенью точности зубчатого венца по ГОСТу 1643- 81. Для зубчатых колес трансмиссий автомобилей эти зависимости имеют вид:

В этих уравнениях введены следующие обозначения : b - ширина зубчатого венца колеса; Lo- ширина ступицы зубчатого колеса; Don- диаметр опорной поверхности колеса; da - наружный диаметр зубчатого колеса; Do- диаметр посадочного отверстия заготовки.

Из анализа последнего уравнения видно, что наряду с геометрическими размерами зубчатых колес на точность зубообработки большое влияние оказывает характер сопряжения зубчатое колесо-оправка зажимного приспособления. Уменьшение диаметрального зазора Do до нуля путем применения беззазорного центрирования заготовки на разжимной оправке может существенно повысить точность зубообработки, что имеет особое значение при зубонарезании под последующее холодное калибрование зубьев колеса методом пластического деформирования металла. Применение многокулачковых зажимных приспособлений для беззазорного центрирования заготовки взамен жестких оправок на АМО ЗИЛе позволило повысить точность обработки зуб- чтых колес на 30...40 % и уменьшить припуск под колодное калибрование зубьев по колебанию измерительного межосевого расстояния до 0,12...0,15 мм вместо 0,15...0,23 мм под шевингование.

Следует иметь в виду, что вопрос взаимодействия точности баз с точностными показателями зубчатых колес изучался на операциях зу- бообработки, выполняемых по методу обкатки, когда влияние суммарного радиального биения заготовки на станке на подавляющее большинство показателей точности зубчатого венца несущественно. В случае операций, основанных на методе копирования, степень этого влияния значительно увеличивается.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

  • • при автоматизированном проектировании технологических процессов обработки зубчатых венцов для определения необходимой геометрической точности применяемого оборудования необходимо иметь зависимости, связывающие точность зубообработки с геометрическими размерами, конструкцией обрабатываемого зубчатого колеса и избыточными перемещениями системы технологической системы;
  • • использованием различных методов формообразования зубьев, а также большое разнообразие форм и размеров зубчатых колес, применяемых в машиностроении, указанные зависимости могут быть получены лишь при проведении многофакторных экспериментов.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >