Технология производства зубчатых колес

Цилиндрические зубчатые колеса могут быть одновенцовые и многовенцовые. По конфигурации зубчатые колеса - это диски с центральным отверстием или с хвостовиками. Зубчатые и червячные колеса с центральным отверстием связаны с валом шлицевым или шпоночным соединением. У цилиндрических колес зубья выполняют прямыми и, реже, спиральными и шевронными, у конических колес - в основном прямыми.
Материал зубчатых колес - стали 45, 40Х и реже 20Х, 18ХГТ, ЗОХГТ. Для неответственных червячных колес используют серый чугун, для более ответственных - бронзу. Иногда зубчатые колеса изготовляют из пластических масс. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи подразделяют на 12 степеней точности (ГОСТ 1643-72). Допуски на конические зубчатые передачи регламентированы ГОСТ 1758-72, а на червячные - ГОСТ 3675-72. Центральные отверстия и посадочные шейки в колесах-валах обрабатывают с отклонениями, соответствующими 6-8-му квалитетам, и шероховатостью поверхности Rа = 1,25 - 0,63 мкм, наружный диаметр зубчатого венца - с отклонением, соответствующим 11-му квалитету, и шероховатостью = 20 - 10 мкм.
Заготовки для стальных зубчатых колес малого диаметра, имеющих простую конфигурацию в виде диска, обычно получают из проката. Для более крупных зубчатых колес и для ответственных передач заготовки в единичном производстве изготовляют свободной ковкой, в серийном - штамповкой в открытых штампах, а в крупносерийном и массовом - штамповкой в закрытых штампах. При штамповке заготовок может быть выполнена прошивка отверстия, если его диаметр более 30 мм, а длина не более двух диаметров. Заготовки для зубчатых колес с хвостовиками, а также для многовенцовых колес целесообразно изготовлять на горизонтально-ковочных машинах. Поковки и штамповки для зубчатых колес из малоуглеродистой стали подвергают нормализации, а для зубчатых колес из средне-углеродистой стали - отжигу с последующим термическим улучшением или закалкой зубьев токами высокой частоты.

Механическая обработка заготовок зубчатых колес в общем случае состоит из трех этапов: 1) обработки до зубонарезания; 2) нарезания зубьев; 3) отделочных операций. На первом этапе важно обеспечить перпендикулярность базового торца и концентричность наружной поверхности венца относительно оси детали, так как превышение этих отклонений повлияет на точность зубонарезания.

Обработка заготовок до нарезания зубьев. Технология обработки заготовок на первом этапе зависит от конфигурации и размеров колеса и программы выпуска. Одновенцовые колеса диаметром до 50 мм в серийном производстве изготовляют из прутка на токарно-револьверных станках, а в крупносерийном и массовом производстве - на автоматах. При изготовлении зубчатых колес большого диаметра в условиях серийного пропзводства возможно применение следующего маршрута: 1) предварительная токарная обработка с одной стороны на револьверном станке или патронном полуавтомате (рис. 12.13, а); 2) то же с другой стороны (рис. 12.13, б); 3) протягивание шлицевого отверстия комбинированной протяжкой; 4) зачистка заусенцев на торце отверстия; 5) чистовая обработка наружной поверхности венца и торцов на многорезцовом токарном полуавтомате (рис.12.13,в).

Рис.12.13 Схема изготовления колес до нарезания зубьев.

Возможен также следующий вариант обработки: зенкерование прошитого отверстия и подрезка одного торца на вертикально-сверлильном станке и затем обтачивание заготовки на многорезцовом станке в две операции (предварительное и чистовое точение). В серийном и массовом производстве токарные работы можно выполнять на многошпиндельных токарных полуавтоматах. На рис. 12.14 показан пример наладки шестишпиндельного полуавтомата.

Рис.12.14 Схема наладки шестишпиндельного полуавтомата.

В верхней части рисунка представлена циклограмма обработки, в которой позиция / обозначает снятие изготовленной детали и установку новой заготовки. На позициях // и /// принята расточка отверстия взамен зенкерования и протягивания, что обеспечит необходимую перпендикулярность базового торца относительно отверстия. На позиции IV выполняют предварительную подрезку двух торцовых поверхностей; на позиции V - чистовую подрезку этих поверхностей и наложение фаски; на позиции VI - наложение двух фасок на отверстии. Обработка заготовок под нарезание зубьев для колес с хвостовиком принципиально не отличается от обработки ступенчатых валов. Для обеспечения точного базирования заготовки при зубонарезании одну шейку и опорный торец венца следует шлифовать.