Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Такой технологической операции, как шевингование, подвергаются боковые поверхности зубчатых колес. При помощи этого метода обработки, для осуществления которой используется специальный инструмент, называемый шевером, с металлического изделия снимаются тонкие слои стружки.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Процесс соскабливания стружки с боковых поверхностей зубьев

Как осуществляется операция

Основной смысл технологической операции шевингование состоит в том, чтобы соскоблить слой лишнего металла с обрабатываемых деталей: зубчатых колес, изготовленных из легированных и высоколегированных сталей.

Сам инструмент, при помощи которого выполняется такая обработка зубчатых колес, изготавливается из быстрорежущей стали, что и позволяет ему эффективно выполнять операцию шевингования. Шевер может быть выполнен в форме зубчатой рейки или зубчатого колеса, на боковых поверхностях зубьев которого предварительно сформированы режущие кромки.

Входя в зацепление с обрабатываемым зубчатым колесом, рабочие элементы шевера скользят по боковым поверхностям его зубьев, тем самым соскабливая с них лишний слой металла.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Способы шевингования зубьев

Режущие кромки шевера, благодаря которым и возможна такая технологическая операция, как шевингование, формируются за счет создания поперечных канавок на рабочей части инструмента.

Обеспечения скольжения зубьев шевера и обрабатываемого колеса добиваются так: их монтируют на станке таким образом, чтобы их оси располагались под определенным углом относительно друг друга.

Данный угол имеет большое значение для повышения эффективности шевингования; величина этого параметра равна сумме или разности углов наклона обрабатываемой детали и шевера.

В зависимости от технологической необходимости, оси заготовки и инструмента могут выставляться под углами, направленными в одну сторону, тогда перед значением данного параметра ставится знак «+», либо под углами, направленными в разные стороны, о чем будет свидетельствовать знак «–».

Располагая шевер и обрабатываемое зубчатое колесо таким образом, чтобы их оси скрещивались под заданным углом, специалист, выполняющий шевингование, фактически создает из них зубчатую винтовую пару.

Если говорить о рабочих параметрах угла скрещивания осей инструмента и заготовки, то чаще всего его стараются выдержать в интервале 10–15 градусов.

Технологически шевингование выполняется таким образом, что движение от станка передается шеверу, а он, в свою очередь, вращает заготовку, предварительно зажатую в центрах.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Схема шевингования

При выполнении операции шевингования обеспечивается калибрование зубьев детали, которое осуществляется по линии, являющейся самым коротким расстоянием между осями обрабатываемого колеса и шевера.

Чтобы шевингование было эффективным, и калибрование осуществлялось по всей ширине зубьев заготовки, деталь в процессе выполнения обработки должна постоянно перемещаться по данной линии.

Для обеспечения указанного требования режущему инструменту сообщается движение подачи, которая может быть нескольких типов:

  • подача в поперечном направлении;
  • продольная подача;
  • подача тангенциального типа;
  • подача, совершаемая в диагональном направлении.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Схемы подач при шевинговании

При продольной подаче шевер движется в направлении, совпадающем с осью обрабатываемой заготовки, при этом величина такого хода равна ширине зубьев заготовки.

Линия, про которую говорилось выше, при такой подаче инструмента остается неподвижной и располагается в пятне контакта зубьев шевера и заготовки.

При реализации продольной подачи процесс шевингования выполняется за счет одних и тех же участков режущей кромки инструмента. По этой причине зубья шевера изнашиваются неравномерно.

Обеспечить равномерность износа зубьев инструмента позволяют подачи, выполняемые в поперечном направлении (перпендикулярно к оси детали), диагональные подачи (под определенным углом к оси заготовки), тангенциальные подачи (перпендикулярно к оси самого шевера).

Использование поперечных и диагональных подач также позволяет сократить ход движения инструмента и задействовать его режущие зубья по большей ширине их рабочей поверхности.

Но самое минимальное движение режущий инструмент совершает в том случае, если на станке реализуется тангенциальная подача.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Схема шевингования-прикатывания конических зубчатых колес

Шевингование можно выполнить с еще более высокой эффективностью и качеством, если кроме движения подачи сообщить шеверу осциллирующее движение.

Такое движение, сообщаемое инструменту и заготовке в плоскости ее обработки, должно иметь определенную частоту (20–100 Гц), только тогда процесс шевингования будет более эффективным.

Использование данного технологического приема позволяет наделить операцию следующими преимуществами:

  • заметным снижением шероховатости обработанной поверхности (0,32–0,63 мкм), что часто достигается только шлифованием;
  • интенсификацией при одновременной стабилизации сил трения, что и позволяет сделать операцию шевингования более эффективной;
  • значительным сокращением времени осуществления технологической операции за счет возможности выполнения качественного шевингования за один проход.

Червячные и облегающие шеверы

Стандартный шевер при выполнении с его помощью шевингования контактирует с поверхностью зуба заготовки в точке, которая является местом пересечения наклонных осей инструмента и детали. Обработка будет возможной в принципе, если такая точка станет перемещаться по всей ширине зуба заготовки.

Необходимость в соблюдении данного требования и, как следствие, в обеспечении продольной подачи инструмента отпадает, если для шевингования используются шеверы, относящиеся к категории облегающих.

Такие инструменты за счет особенности своей конструкции обеспечивают линейный контакт режущей части с поверхностью обработки.

Инструменты данного типа, использование которых позволяет наиболее эффективно обрабатывать зубья бочкообразной формы, дают возможность значительно сократить время выполнения шевингования. Но если сравнивать такие шеверы со стандартными, то можно выявить, что они обеспечивают меньшую точность обработки, которую определяют достаточно приближенно.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Конструкция дискового шевера

К особенностям инструмента облегающего типа, следует отнести следующие.

  • Поверхность режущих зубьев сформирована не эвольвентными (выпуклыми), а вогнутыми линиями. Если взглянуть на профиль зубьев такого шевера, то можно заметить их выраженную седлообразность.
  • Зацепление обрабатываемого колеса и инструмента, как уже говорилось выше, происходит по линейной поверхности, а не по отдельной линии, как в случае использования стандартного шевера.

Для выполнения чистовой обработки рабочих элементов червячных колес лучше всего использовать специальные шеверы, которые также относятся к червячному типу.

Такой инструмент представляет собой червяк, на боковой поверхности винтовых элементов которого сделана насечка, формирующая небольшие режущие зубья. Подача такого инструмента, выполняемая в процессе шевингования, может осуществляться в круговом и радиальном направлении.

В первом случае между винтовой поверхностью шевера и зубьями обрабатываемого колеса имеется боковой зазор, во втором такого зазора нет.

Оборудование для шевингования

Для выполнения обработки методом шевингования используются различные модели специализированного оборудования (5701, 5702, 5708, 5717 и др.), которые, обладая схожим принципом действия, могут различаться между собой по следующим параметрам:

  • максимальный диаметр обрабатываемых зубчатых колес;
  • скорость выполнения шевингования;
  • типы используемых подач;
  • максимально допустимый модуль обрабатываемых колес;
  • мощность главного привода.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Характеристики зубошевинговальных станков

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Зубошевинговальный станок модели 5702В

Для примера можно познакомиться с характеристиками достаточно популярного станка для обработки зубчатых колес модели 5702:

  • максимальный диаметр обрабатываемого зубчатого колеса — 200 мм;
  • максимально допустимый модуль обрабатываемого изделия — 6 мм;
  • мощность главного привода — 2,8 кВт;
  • скорость вращения инструмента можно регулировать в диапазоне 78-395 об/мин.

Указанный станок для обработки методом шевингования активно применяется в условиях крупносерийного и массового производства.

Источник: https://moy-metall.ru/obrabotka/prochie/shevingovanie-zubchatyh-koles.html

Шевингование – снятие стружки с зубчатых колес

Шевингование зубчатых колес представляет собой процесс обработки их боковых поверхностей при помощи шевера, снимающего с детали тонкие слои стружки.

Описываемый процесс базируется на операции соскабливания «лишней» стружки с обрабатываемой детали (колес из легированной и высоколегированной стали) кромками режущего приспособления из быстрорежущей стали.

Причем выполняется такая операция при скольжении по отношению друг к другу шевера и профилей зубьев колеса, которое подвергается обработке.

Под шевером понимают зубчатую рейку либо зубчатое колесо, характеризуемое наличием режущих кромок на поверхностях (боковых) зубьев.

Последние формируются канавками поперечного вида. Относительное проскальзывание достигается за счет монтажа детали и шевера на агрегат для выполнения рассматриваемой нами операции под определенным углом наклона.

Данный угол равняется алгебраической разности или сумме углов наклона рабочего инструмента и заготовки.

Если указанные элементы направлены в разноименные стороны, перед значением угла ставят знак «минус», если они имеют одноименный наклон – «плюс».

По сути, профили зубьев монтируются таким способом, чтобы со скрещивающимися под заданным углом осями они создавали зубчатую винтовую передачу. На практике пытаются добиться показателя угла от 10 до 15 градусов. Шевер вращает зажатую в центрах устройства деталь. Калибрование профиля осуществляется на линии самой короткой дистанции между осями колеса и режущего инструмента.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

По этой причине снятие стружки по всей ширине заготовки будет эффективным в том случае, если колесо перемещается вдоль данной линии. Осуществляется указанное перемещение несколькими разными методами при помощи подач следующего вида:

  • поперечной;
  • продольной;
  • тангенциальной;
  • диагональной.

При использовании продольной подачи длина зуба колеса идентична длине хода.

Интересующая нас линия в такой ситуации относительно режущего инструмента является неподвижной, а значит, обкатка выполняется одинаковыми кромками шевера, которые пролегают через пятно контакта (именно оно представляет собой кратчайшую линию). Понятно, что подобная процедура приводит к тому, что кромки инструмента изнашиваются неравномерно.

При перемещении стола в перпендикулярном к оси заготовки направлении (подача поперечного типа) кромки зубьев изнашиваются равномерно. Кроме того, необходимое перемещение шевера получается более коротким.

Примерно таким же, как и при диагональной подаче, которая характеризуется тем, что режущее приспособление функционирует большей шириной. Минимальное же перемещение отмечается при тангенциальной подаче.

При ней стол подается под углом (прямым) не к обрабатываемому колесу, а непосредственно к оси шевера.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Практическим путем доказано – осциллирующее движение, сообщенное в плоскости обработки шеверу и колесу, обеспечивает множество преимуществ при осуществлении тангенциальной и поперечной подачи. В частности, следующих:

  • интенсификация сил трения, а также их стабилизация при выполнении операции снятия стружки с детали;
  • снижение до 0,32–0,63 мкм показателя шероховатости;
  • снижение времени процедуры за счет облегчения условий обработки зубчатого колеса и возможности проведения ее за один проход (при этом шероховатость заготовки не ухудшается).

Важно, чтобы частота указанного осциллирующего движения была не больше 100 и не меньше 20 Гц.

Зацепление стандартного по конструкции шевера с обрабатываемыми зубьями характеризуется контактом точечного вида.

При его использовании точка скрещивания осей в обязательном порядке должна передвигаться вдоль заготовки (зубчатого ее венца).

Необходимость в этом отпадает, если эксплуатируются режущие инструменты с линейным контактом, для которых продольная подача не нужна. Такие шеверы именуют облегающими.

Они гарантируют снижение машинного времени, требуемого для обработки зубчатых колес, а также считаются незаменимыми при необходимости придания зубьям бочкообразной формы. Но стоит заметить, что облегающие шеверы обеспечивают меньшую точность детали, нежели дисковые стандартные инструменты. Показатель точности для таких приспособлений, как правило, определяют приближенно.

Читайте также:  Токарный станок тв-320: технические характеристики

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Особенности облегающих шеверов:

  • они имеют не эвольвентную боковую поверхность: в развертке на плоскость зуб описывается вогнутыми линиями, а не прямыми, как в случае использования стандартных инструментов (по сути, зубья шевера характеризуются определенной седлообразностью);
  • зацепление колеса и инструмента для обработки осуществляется по линейчатой поверхности зацепления, а не по самостоятельной его линии.

Шеверы червячного типа рекомендованы для шевингования (чистового) червячных колес. Выполнен такой инструмент в виде червяка с зубчиками небольших размеров (насечками), нанесенными сбоку винтов. Конкретный вид и размеры червячного шевера зависят от параметров и формы червяка производимой пары, которые задаются чертежом на изготовление детали (техническим заданием).

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Обработка деталей с применением червячных приспособлений допускается при круговой и радиальной их подаче. При круговой подаче витки шевера сопрягаются с зубьями колеса с боковым зазором, при радиальной – без зазора.

Чистовую обработку цилиндрических незакаленных зубчатых колес (спиральные и прямые зубья) выполняют на специальных станках – 5701, 5708, 5702, 5717 и других. Они имеют примерно одинаковые технические характеристики, отличаясь между собой:

  • возможностями по обработке наибольшего диаметра колес;
  • скоростью движения;
  • используемым видам подач;
  • мощностью привода;
  • модулем колес для обработки.

Кратко рассмотрим подробнее один из таких агрегатов – зубошевинговальный станок 5702А, который активно применяется в условиях массового и серийного производства. Далее приведены его основные параметры:

  • 6 мм – максимальный модуль обрабатываемого изделия;
  • 2,8 кВт – мощность двигателя;
  • 200 мм – максимальное сечение зубчатого колеса, с которым может работать установка;
  • 78–395 об/мин – наибольшая и наименьшая скорость движения.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Станок оснащается гидравлическим приводом подач радиального типа, электромеханическим – продольного типа. Его можно использовать и для диагональной подачи колеса. Вращение шевера, который располагает 10-ью ступенями, обеспечивает главный электродвигатель. Настроить ступени можно при помощи зубчатых сменных колес.

Правая бабка агрегата дает возможность зажимать пинолью заготовку в рабочих центрах. Головка рабочего инструмента позволяет осуществлять настройку угла зацепления благодаря тому, что она способна поворачиваться в обе стороны на угол от 0 до 35 градусов.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Продольные подачи выполняются посредством двигателя мощностью 0,6 кВт. Подачи радиального вида происходят за счет передвижения консоли рабочего стола вертикально (через зубчато-реечную передачу и гидравлический цилиндр). На станке также можно работать с бочкообразными зубьями. Подобная универсальность агрегата и предопределила его востребованность.

Источник: http://tutmet.ru/shevingovanie-zubchatyh-koles-stanok-5702a.html

Процесс шевингования, виды и формы шеверов

Шевингование – это технология механической обработки металла, которую применяют на завершающем этапе производства. В качестве рабочего оборудования применяют зубошевинговальные станки, которые за несколько циклов придают заготовке завершенный вид.

На обработку подаются только незакаленные детали. В противном случае шевер – режущий инструмент станка – не сможет качественно резать металл.

Выделяют несколько способов шевингования, отличающихся по направлению подачи: параллельное, касательное и диагональное.

Где и зачем применяют шевингование

Технология не отличается богатой историей. Она была изобретена в 30-х годах прошлого века в США компанией National Broach. С 1936 года шевингование зубчатых колес было опробовано на Московском автомобильном заводе имени Сталина.

Технология шевингования зубчатых колес – востребованная процедура в современном производстве. В автомобильной промышленности зубчатые передачи используют в коробках переключения передач, редукторах мостов, раздаточных коробках и других узлах. Кроме того, шевингование применяется в других отраслях, где предъявляют высокие требования к точности зубчатого зацепления.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Результатом обработки является геометрически правильная форма зубьев, поверхность которых приобретает механическую прочность и упругость. Благодаря этому повышается точность передачи и снижается уровень шума в процессе эксплуатации передач.

Технические характеристики некоторых сплавов не позволяют выполнять чистовую обработку с помощью шлифования. В этом случае заготовки подвергают шевингованию.

Обработку шевером в редких случаях используют в качестве альтернативы химической очистки металла, поскольку шевингование является менее опасной и трудоемкой процедурой.

Механическое удаление лишней стружки преследует следующие цели:

  • правку боковых граней прямозубых и косозубых колес;
  • увеличение точности изделия на 2-3 класса;
  • повышение эксплуатационных характеристик.

Помимо шестерен, шевингованию подвергают проволочную продукцию. Процесс обработки удаляет посторонние поверхностные отложения, повышая качество материала.

Технологию применяют для обработки следующих металлов и сплавов:

  • различных типов стали, включая пружинистую;
  • меди;
  • латуни;
  • бронзы;
  • алюминия и сплавов на его основе;
  • цинка.

Технология процесса шевингования

Шевингование зубчатых колес – это удаление лишнего металла методом резания при сопряжении режущего инструмента с обрабатываемой шестерней. Таким образом в процессе обработки образуется зубчатая пара, вращаемая приводом станка. В зоне контакта снимаются тонкие полосы металла. Направление удаления металла зависит от способа подачи шевера.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

На станках повышенной точности реализована возможность осциллирующего движения режущего инструмента. Наиболее эффективной считают частоту в диапазоне 20–100 Гц. Это позволяет выполнять обработку за один проход и уменьшать показатель шероховатости поверхности.

Расчет припуска выполняют в процессе изготовления зубчатого колеса. Исходными данными являются модуль, диаметр шестерни, а также требуемый класс точности готового изделия.

Плюсы и минусы шевингования

В современном производстве для изготовления зубчатых колес применяют метод накатывания зубьев. В его основе лежит принцип пластичного деформирования незакаленного металла без снятия стружки.

Несмотря на высокую точность металлообрабатывающих станков, класс точности необработанного зуба не всегда соответствует предъявляемым требованиям. Использование шевингования в качестве средства чистовой обработки обладает следующими преимуществами:

  • точность зубчатого венца увеличивается как минимум на одну степень;
  • высокая производительность сокращает продолжительность общего цикла изготовления шестерни;
  • после обработки шевером качество поверхности увеличивается;
  • показатель шероховатости плоскости близок к технологическим параметрам шлифования;
  • снижения уровня шума в процессе эксплуатации.

К недостаткам шевингования относят отсутствие жесткой кинематической связи между шевером и зубчатым колесом. Это причина низкого уровня корректировки дефектов предыдущих шагов. Качество зависит от величины припуска. Таким образом, имеется прямая связь между точностью зубонарезного станка и результатом обработки шевингованием.

Современные шевинговальные станки позволяют осуществлять резание зуба при жесткой кинематической связи с расположением относительно друг друга под углом 45º. В процессе участвуют два шевера для двухсторонней отделки зуба.

Инструменты и оборудование

Работы выполняются на специальных зубошевинговальных станках, тип которых зависит от производственных задач. Основными параметрами оборудования являются:

  1. Тип приводного механизма. Может быть электромеханическим или гидравлическим.
  2. Направление подачи: продольная, поперечная, тангенциальная или диагональная.
  3. Скорость шевингования заготовки за единицу времени определяет производительность станка.
  4. Максимальный размер заготовки. Для самых маленьких моделей показатель не превышает 125 мм. Массивные агрегаты способны обрабатывать детали шириной до 4000 мм.
  5. Мощность главного привода станка.
  6. Максимально допустимый модуль шестерни.
  7. Регулируемый диапазон скорости вращения маховика.
  8. Габариты и масса.

В качестве примера приведем основные технические параметры популярной модели 5Д702В – полуавтоматического зубошевинговального станка с горизонтальной осью:Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

  1. Диаметр шестерни от 20 до 320 мм.
  2. Модуль от 1,5 до 8 мм.
  3. Посадочный диаметр шпинделя 63,5 мм.
  4. Величина припуска при обычном шевинговании до 0,46 мм.
  5. Мощность главного электродвигателя 3,2 кВт.
  6. Габариты (Д*Ш*В, мм) 1950*1600*2130.
  7. Масса 4700 кг.

Виды и форма шеверов

В процессе обработки зубатых колес используют следующие виды шеверов:

  1. Реечный. Предназначение – шевингование зубчатых колес с прямыми и винтовыми зубьями. Имеет вид продолговатой планки со съемными зубчатыми насечками. Данный тип не отличается высокой точностью обработки и поэтому не пользуется особой популярностью.
  2. Шевер дисковый. Представляет собой дисковое колесо из быстрорежущей стали. Каждый зуб имеет поперечные канавки, которые образуют режущие грани. Кроме того, они выполняют функцию отвода побочных продуктов металлообработки.
  3. Облегающий. Для шевингования зубьев бочкообразной формы.
  4. Червячный. Инструмент для обработки соответствующих передач.Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рассмотрим последние два вида подробнее.

Облегающие шеверы

Это режущий инструмент, для которого не нужна продольная подача, а обработка выполняется по линейной поверхности зацепления.

Использование данных шеверов позволяет сократить время обработки. По сравнению с приспособлениями дискового типа точность облегающих шеверов несколько ниже. В результате воздействия можно получить зуб в форме бочки.

Основное отличие от стандартного инструмента заключается в воздействии на контактную плоскость. Направление движения имеет форму вогнутой линии, а не прямой. За счет этого и получают зубья специфической формы.

Червячные шеверы

Применяются для финишной отделки колес червяного типа. Это наложило отпечаток на конструкцию инструмента: он имеет форму червяка с мелкими режущими насечками.

Червячные шеверы не поддаются стандартизации, поэтому подбор осуществляется, исходя из чертежных размеров обрабатываемой заготовки.

Существует несколько типов червячных шеверов. Наиболее популярными являются:

  • эвольвентный;
  • Архимедов;
  • глобоидный.

Шевингование может выполняться двумя способами:

  1. Сокращением расстояния между осями шевера и червяка.
  2. Регулировкой скорости вращения режущего инструмента при неизменном положении шевера и детали относительно друг друга.

Технология шевингования по сей день является востребованной процедурой. Это единственный способ чистовой обработки зубчатых колес с целью повышения качества поверхности и увеличения класса точности изделия.

А вам приходилось наблюдать за работой современных зубошевинговальных станков с ЧПУ? Некоторые специалисты полагают, что по сравнению с современным оборудованием точность отечественных станков, применяемых в серийном производстве, крайне мала.

Согласны ли вы с этим утверждением? Напишите ваше мнение в комментарии.

Источник: https://WikiMetall.ru/oborudovanie/shever.html

Шевингование

Общие сведения. Шевингование применяется для чистовой обработки зубьев колес внешнего и внутреннего зацепления при условии, если их твердость не превышает HRC 30-32.

Шеверы бывают дисковые (Рис.1.а.), в виде реек (Рис.1.б.) и в виде червяков (Рис.1.в.).

Шеверы первых двух типов предназначены для обработки цилиндрических зубчатых колес, третьего типа — для червячных зубчатых колес.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис.1. Шеверы: а-дисковый (круглый) шевер; б-шевер-рейка; в-червячный шевер.

Рабочим движением для шевингования колес дисковым (круглым) шевером является вращение шевера, а шевер-рейкой — поступательное перемещение шевера. Обрабатываемое зубчатое колесо приводится во вращение в обоих случаях шевером, зубья которого имеют плотное сопряжение с зубьями колеса.

  • В процессе шевингования шевер соскабливает с боковых сторон зубьев обрабатываемого колеса очень тонкую стружку, в результате чего улучшается качество поверхности и точность профиля зубьев колеса.
  • Шевингование при надлежащих условиях обеспечивает точность колес до 5-6-й степени, а чистоту обработки 8-9.
  • Высокая точность шевингования колес объясняется тем, что рабочее движение сообщается только шеверу, поэтому перенос погрешностей кинематической цепи станка на заготовку исключен.
  • Точность зубчатых колес, подвергнутых шевингованию, зависит от точности, достигнутой на предварительной зубообрабатывающей операции и характера распределения припуска на шевингование по профилю зуба.
Читайте также:  Анкер распорный: гост и монтаж распорных анкерных болтов

Чрезмерно малый припуск на шевингование приводит к тому, что шевер не может полностью исправить имеющиеся погрешности колеса, а слишком большой припуск приводит к уменьшению стойкости шеверов, увеличению времени обработки, а иногда и к ухудшению точности обрабатываемых колес. Ориентировочные величины припусков для шевингования приведены на Рис.2.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис.2. Ориентировочные величины припусков на шевингование по толщине зуба колеса.

Наиболее целесообразная форма впадины зуба колеса, подлежащего шевингованию, показана на Рис.3.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис.3. Форма впадины зубьев колеса, нарезанного под шевингование.

  1. Подрезка профиля зуба колеса необходима для исключения из резания головки зуба шевера, а срез профиля у вершины зуба предотвращает появление при шевинговании заусенцев.
  2. Червячные фрезы и долбяки, предназначенные для нарезания зубьев под шевингование, должны иметь модифицированный профиль зубьев.
  3. Для получения колес с точностью 5-6-й степени их точность для шевингования должна быть не ниже 8-9-й степени, а точность по накопленной ошибке окружного шага — не ниже 7-й степени.

Данные об исправляемости погрешностей отдельных элементов зубьев колеса в процессе шевингования приведены на Рис.4.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис.4. Исправляемость зубчатых колес при шевинговании.

Шевингование хорошо исправляет погрешности профиля, окружного и основного шагов и направления зубьев и хуже накопленную ошибку шагов.

Путем особой заточки профиля зубьев шевера (корригирования профиля) или при помощи специального приспособления, встроенного в стол шевинговального станка, при шевинговании можно получить модифицированную форму зубьев колеса — с фланкированным и подрезанным профилем, с продольной бочкообразностью и т.д. Это позволяет обеспечивать почти любые пятна контакта сопряженных зубьев у шевингованных колес в передаче и, кроме того, снизить шум зубчатой передачи в работе.

Источник: http://bs111.ru/dolbjaki/568-shevingovanie.html

Процесс шевингования зубьев зубчатых колес

Для снижения шероховатости поверхности и достижения высокой точности профиля зубьев незакаленных зубчатых колес применяют процесс шевингования.

При этом используется специальный инструмент — шевер, который представляет собой колесо пли рейку, зубья у которых прорезаны поперечными канавками для образования режущих кромок (рис. 41).

При вращении шевера и обрабатываемого колеса, находящихся в зацеплении, происходит боковое скольжение зубьев по их длине, и кромки канавок на зубьях шевера срезают (соскабливают) тонкую стружку с профилей зубьев колеса. Срезание происходит в результате скрещивания осей шевингуемого колеса и шевера.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис. 41 Зуб шавера

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис. 42 Принципиальная схема шевингования

Рассмотрим принципиальную схему работы шевинговального станка(рис. 42). Шевер 1 вращается от электродвигателя станка и принудительно вращает обрабатываемое зубчатое колесо 2, установленное в центрах бабки 3, 4.

Бабка размещена на столе 5, который шарнирно связан с нижним' столом 6 станка, получающим возвратно-поступательное движение. Стол в конце каждого двойного хода совершает вертикальную подачу.

Таким образом, при шевинговании происходят следующие движения: вращение шевера и колеса, возвратно-поступательное перемещение колеса и перемещение колеса в радиальном направлении к шеверу.

Шевингование зубчатых колес: оборудование и особенности процесса

Рис. 43 Процесс обработки кромочным шевером

Недостатки метода

Недостатком процесса шевингования, является отсутствие жесткой кинематической связи между шевером и обрабатываемым колесом, вследствие чего накопленная ошибка очередного шага исправляется в небольшой степени. Кроме того, точность обработки шевингования в значительной степени зависит от качества зубонарезания н припуска под шевингование.

В последнее время получает распространение новый способ обработки зубьев кромочными шеверами.

В отличие от обычного шевингования этот процесс осуществляется при жесткой кинематической связи между режущим инструментом и обрабатываемым колесом, расположенным к инструменту под углом 45°.

Кромочный шевер и обрабатываемое колесо образуют пару зубчатых колес со скрещивающимися осями. Для обработки применяют два шевера, каждый из которых обрабатывает свою сторону зуба колеса при соответствующем направлении движения обката и подачи.

Обработка кромочным шевером

Процесс обработки зуба кромочным шевером осуществляется следующим образом (рис. 43). Обрабатываемое колесо 1 из левого крайнего положения подводится быстро к режущему инструменту 2, в этот момент включается медленная рабочая подача, при которой обрабатывается одна сторона А профиля зубьев.

После окончания обработки стороны А колесо перемещается в крайнее правое положение. Затем вращение шевера и колеса реверсируют, и обрабатываемое колесо вновь подводится к шеверу, опять включается рабочая подача и отделывается другая сторона Б профиля зубьев.

После этого колесо быстро перемещается в исходное положение.

Похожие материалы

Источник: https://www.metalcutting.ru/content/process-shevingovaniya-zubev-zubchatyh-koles

Диагональное шевингование

При диагональном шевинговании обрабатываемое колесо 1 совершает возвратно-поступательное движение 3 под диагональным углом к оси колеса (рис. 3.2).

  • Ширина зубчатого венца колеса Ь, ширина шевера В, угол скрещивания осей у и угол диагонали ср связаны между собой следующим соотношением:
  • Схема методов наименования
  • Таблица 3.1
Наименование
Шевингование Параллельное Диагональное Тангенциальное Врезное
Диагональный угол 0*- 45е 45*- 90е
Направление подачи Параллельно к оси колеса Под утлом к оси колеса Под прямым углом к оси колеса Только на подачу на глубину зуба
Длина хода стола Больше ширины зубчатого венца колеса Меньше ширины зубчатого венца колеса* зависит от угла Меньше ширины зубчатого венца колеса
Угол скрещивания осей 10° — 15°
Ширина зубчатого венда шевера Не зависит от ширины зубчатого вен- пя_колеса_ Зависит от ширины зубчатого венца колеса Больше ширины зубчатого венца колеса
Расположение стружечных канавок шевера Параллельно торцу По винтовой линии
Использование шеве- ра Недостаточное Хорошее
Модификация по ширине зуба колеса Посредством станка Посредством модификации шевера
Модификация по высоте профиля зуба колеса Посредством модификации зубьев шевера
  1. где Ba — активная ширина шевера; Ba = (0,75—0,8В).
  2. Теоретический угол диагонали изменяется от 0 до 90°, практически его величина находится в пределах 25—60°, а при угле около 40°создаются оптимальные условия для резания и достижения качества обрабатываемой поверхности.
  3. При угле диагонали до 60° можно использовать стандартные ше- веры со стружечными канавками, расположенными параллельно торцу на боковых сторонах профиля зуба, свыше 60° — необходимо применять специальные шеверы со смещенными по винтовой линии стружечными канавками относительно торца шевера.

Рис. 3.2. Схема диагонального шевингования:

1 — обрабатываемое колесо; 2 — шевер; 3 — направление возвратно-поступательного движения

Преимущество диагонального шевингования по сравнению с параллельным состоит в том, что при перемещении колеса под диагональным углом ф длина стола короче, меньше ширины зубчатого венца колеса. При сокращении длины хода стола станка производительность повышается до 50%. Длину хода стола L (мм) определяют по формуле:

  • где b — ширина зубчатого венца, мм; у — угол между осью колеса и осью шевера; ф — угол подачи между осью колеса и направлением продольной подачи.
  • Увеличение расчетной длины хода стола на один модуль необходимо для врезания и выхода шевера, а также учета допуска на ширину зубчатого венца колеса.
  • Минимальная ширина шевера определяется по формуле:

Знак плюс в равенствах соответствует расположению осей колеса и шевера по отношению к направлению и продольной подаче.

Другим преимуществом диагонального шевингования является то, что точка скрещивания осей в процессе резания проходит по всей ширине зуба шевера.

Этим достигается равномерный износ, а, следовательно, более высокий период стойкости шевера. С увеличением угла диагонали ширины шевера время обработки сокращается.

Так как ширина шевера зависит от ширины зубчатого венца колеса, диагональное шевингование выгодно применять для колес с шириной зубчатого венца не более 50 мм.

Диагональное шевингование широко применяют в серийном и массовом производстве (особенно при небольших расстояниях между зубчатыми венцами).

При диагональном угле свыше 40° (но не более 90°) метод получил название диагонально-тангенциального шевингования. При этом ход стола уменьшен настолько, что зубья колеса полностью не обрабатываются, поэтому требуется специальный шевер со смещенным расположением стружечных канавок.

Источник: https://studref.com/477274/tehnika/diagonalnoe_shevingovanie

Оборудование для холодного калибрования и шевингования среднемодульных зубчатых колес

Станки для отделочной обработки зубьев по методу холодного калибрования изготовляются по схемам с одним, двумя и тремя накатниками.

Наиболее широкого применения получили станки с двумя накатниками, преимуществом которых является то, что диаметр и ширина обрабатываемых колёс не лимитируется размерами накатников.

Эти станки позволяют прикатывать зубчатые колёса небольших размеров, а усилия, создаваемые накатниками в процессе холодного калибрования, уравновешены между собой.

В настоящее время накоплен значительный опыт эксплуатации зубоприкатных станков различных фирм на отечественных и зарубежных заводах по производству автомобилей. Анализ этого опыта позволяет выявить специфические особенности конструкции этих станков и учесть их при разработке новых моделей и модернизации работающих станков.

В процессе холодного калибрования инструмент-накатник (один или несколько) обкатывает заготовку зубчатого колеса с предварительно нарезанными зубьями, сглаживая неровности на профиле зубьев путём пластического деформирования металла.

Во время рабочего цикла накатник и изделие сначала вращаются в одном направлении, а затем в обратном. Такой принцип работы обеспечивает одинаковые условия калибрования обеих боковых сторон зубьев и способствует улучшению их качества.

Станки с одним накатником предназначены для обработки зубчатых колёс широкого диапазона как небольших, так и крупных партий, включая колёса большого диаметра (порядка 230 мм), а также тогда, когда необходима частая и быстрая переналадка станка с использованием относительно недорогой оснастки. Изготавливаются такие станки на базе шевинговальных (или как специальные). Примером могут служить станки моделей RGE и GFC фирмы Нейшил Броуч (США).

Обрабатываемое зубчатое колесо устанавливается между двумя бабками, одна из которых при ручной загрузке станка от гидроцилиндра поворачивается горизонтально на 90° к оператору для загрузки и выгрузки деталей.

При установке заготовки на станке в позиции калибрования, накатник, закреплённый в прецизионных подшипниках шпинделя станка, вращается на уменьшенных оборотах. Это обеспечивает свободное зацепление обрабатываемого колеса с накатником.

Учитывая значительные усилия, возникающие в процессе холодного калибрования зубьев, для обеспечения высокой точности и однородности зубчатых колёс, важное значение имеет способ установки и закрепления зубчатого колеса на станке во время калибрования.

Оригинальным элементом конструкции станков является технологическая оснастка для закрепления заготовки на рабочей позиции. Одна из двух опорных бабок.

Перемещаясь вдоль оси заготовки, центрирует её выступающим концом оправки и зажимает её по торцам ближе к зубьям между двумя гладкими роликами, имеющими точные и концентрично расположенные наружные поверхности относительно заготовки обрабатываемого зубчатого колеса.

Эти ролики опираются на роликовые опоры стола станка и выполняют роль люнета в процессе калибрования зубьев, уравновешивая значительные силы (порядка 15…30кН), возникающие при пластическом деформировании металла накатником.

При использовании указанной схемы установки заготовки на прикатном станке радиальное биение, которое имелось в зубчатом колесе до холодного калибрования, можно уменьшить до 75%.

Читайте также:  Токарный станок дип 300 – технические характеристики

После центрирования и зажима детали между правой и левой бабками станка стол с роликовыми опорами начинает быстро перемещаться вверх, заставляя обрабатываемое зубчатое колесо внедряться в накатник. Перед началом калибрования зубьев обороты инструмента увеличиваются до соответствующей частоты, а стол переключается на медленную подачу, после чего начинается процесс калибрования.

При изменении размера обрабатываемой детали и угла наклона зубьев головку станка с накатником можно регулировать в нужном направлении.

Холодное калибрование зубьев производится на параллельных осях, накатник вращается в одном направлении. При минимальном межосевом расстоянии пары — обрабатываемого колеса и накатника — продольная подача на некоторое время выключается, а обкатка продолжается.

В условиях массового производства среднемодульных зубчатых колёс используется высокопроизводительный метод Monoroll, при котором усилия пластического деформирования металла в процессе холодного калибрования снижаются за счёт использования оригинальных накатников с зубчиками на боковых поверхностях зубьев инструмента.

При разработке станков для холодного прикатыования зубьев, работающих по этому методу, предусматривается повышенная жёсткость, независимая регулировка осей и положения накатников, синхронное их вращение, возможность автоматизации. Примером оборудования повышенной жёсткости является станок RGB фирмы Нейшил Броуч, имеющий стальную сварную раму с толщиной стенок 60 мм, выдерживающую нагрузку до 45 кН.

Профильное калибрование одним накатником может также осуществляться на станке фирмы «HURTH» модели Mono roll ZRA-1 (Германия) (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема зубоприкатного станка ZRA- 7 с автоматической загрузкой заготовок.

Этот станок обладает достаточной жёсткостью, что позволяет использовать его для обработки зубчатых колёс с модулем до 6 мм и шириной зубчатого венца до 50 мм. Время калибрования на нём сравнительно невелико (от 3 до 9 с) и в значительной степени зависит от качества процесса чернового зубонарезания.

Накатник закрепляется на шпинделе станка, имеющего три опоры. Он может изменять положение оси для коррекции угла наклона зуба, так как устанавливается на салазках.

Технические характеристики станка представлены в табл. 3.1.

Станок сконструирован таким образом, чтобы к нему могла быть присоединена автоматическая загрузочная система.

Для облегчения перемещения салазок с накатной головкой и исключения люфта между винтом подачи и гайкой используется гидропривод.

За счёт салазок можно с высокой точностью регулировать межосевое расстояние, так как после перемещения салазки накатника фиксируются через гидравлическую систему станка и силы, возникающие при холодном калибровании зубьев замыкаются на станине.

Все детали прикатного станка, влияющие на положение осей инструмента и заготовки, находятся вне зоны обработки и не подвержены температурному влиянию.

Регулировку межосевого расстояния сознательно производят на салазках накатника с целью обеспечения постоянства расстояния от центра заготовки до основания стола станка. Это необходимо для установки специального автоматического загрузочного устройства, которое необходимо при малом времени калибрования зубьев.

Таблица 3.1

Техническая характеристика станка мод. Monoroll ZRA-7

Заготовка Диаметр обрабатываемого колеса, мм 20 … 220
Модуль, мм до 6
Ширина зубчатого колеса, мм до 50
Длина заготовки, мм до 280
Возможность исправления
Для наклона ±30'
Для конусности ±24'
Инструмент Диаметр, мм 200 … 300
Частота вращения, мин'1 Плавное регулирование в пределах
  • О
  • ос
  • о
  • 1/Э
Мощность двигателей, кВт Гидронасоса 7,5
Системы охлаждения 0,55
Системы смазки 0,06
Полная потребляемая мощность, кВт 12,5
Масса станка, кг 4500
Габариты станка, мм 2560x1800x2290

Все предлагаемые фирмой «HURT» загрузочные системы для зу- боприкатных станков работают по проходному принципу (рис. 3.1), т.е. заготовки подаются сквозь станок. Загрузочное устройство проталкивает заготовку в зажимной блок, где она гидравликой зажимается в специальном приспособлении.

В зависимости от конфигурации обрабатываемых зубчатых колёс загрузочные системы могут быть двух типов — для заготовок в виде дисков и для валообразных заготовок.

Обычно загрузочные системы выполняются по принципу цепного магазина-накопителя. В начале загрузочной системы заготовки укладываются в несущий лоток вручную или автооператором.

Транспортировка заготовок осуществляется на цепях без соприкосновения их между собой, что исключает повреждение заготовок при перемещении.

Широко распространённая схема холодного калибрования зубьев среднемодульных колёс двумя накатниками реализуется на прикатных станках компаний Landis, Michigan tool (США), Lorenz (Германия), Mitsubisi (Япония) и др. Они производят простые по своему принципу и конструкции станки с одной неподвижной и другой подвижной накатными головками.

Основным требованием к станку является прерывистое вращение заготовки для преодоления инерции и выравнивания скорости вращения заготовки и накатников, чтобы обеспечивалось их плавное зацепление в начале работы.

Более высокое качество изготовления зубчатых колёс и большая однородность размера обеспечивается при применении гладких роликов для ограничения расстояния между осями двух накатников или между накатником и обрабатываемым колесом во время калиброваня зубьев.

Гладкие ролики устанавливаются на каждом шпинделе рядом с накатником и на оправке для обрабатываемого колеса. Требуемый размер зубчатого колеса во время калибрования определяется, когда все три гладких ролика под действием прикатного усилия приходят в соприкосновение.

Схема с двумя накатниками и гладкими роликами позволяет уменьшить радиальное биение до 40%.

Характерным примером зубоприкатного станка с двумя накатниками является автомат фирмы Lorenz модели Micro Flo (Германия) (рис.3.2).

Рис. 3.2. Схема автомата для холодного калибрования зубьев двумя накатниками.

Технические характеристики станка схожи с характеристиками станка Michigan Micro Flo (США): максимальный обрабатываемый модуль 5 мм, диаметр обрабатываемого колеса 25…

125 мм, наибольший диаметр накатника 220 мм, максимальное расстояние между шпинделями 345 мм, минимальное расстояние между шпинделями 185 мм, масса станка 4 т, наибольшая ширина обрабатываемого зубчатого венца 75 мм, ход накатников в радиальном направлении 75 мм, максимальный угол разворота накатника 45°, радиальная подача (бесступенчатая) 10… 100 мм/мин, радиальный ускоренный ход 2500 мм/мин, коррекция направления зуба мах на 1 мм ширины, частота вращения накатника 80 мин'1.

Штыревой магазин-накопитель 1 станка, имеет два яруса (по 150 заготовок). На верхнем ярусе с 15 штырями 3 размещаются обработанные зубчатые колёса, а на штырях 2 нижнего яруса — зубчатые колёса после зубофрезерования перед холодным калиброванием (заготовки).

Между магазином и зоной обработки с накатниками находится восьмипозиционная поворотная револьверная головка 6. Толкатель 9 подаёт заготовки 8 на свободную позицию 7 револьверной головки, а толкатель 5 снимает обработанные зубчатые колеса 4 и устанавливает их на штыри 3 верхнего яруса.

Револьверная головка 6, вращаясь, поочерёдно устанавливает заготовки в зону обработки между синхронно вращающимися накатниками.

До зацепления с накатником заготовка зубчатого колеса вращается от специального пневмомотора со скоростью несколько меньшей или большей частоты вращения накатников. Благодаря этому обеспечивается свободное зацепление зубьев обрабатываемого колеса с накатником.

Подвижная бабка станка, перемещаясь, вводит вращающийся накатник в зацепление с вращающейся заготовкой, а затем вместе с ним продолжает перемещаться к накатнику, закреплённому в неподвижной бабке.

При достижении беззазорного зацепления накатников с заготовкой начинается пластическое деформирование зубьев заготовки под определённым усилием.

Расстояние между осями накатников постепенно уменьшается до получения требуемого размера зубьев колеса.

Процесс холодного калибрования зубьев среднемодульных колёс может также осуществляться на зубоприкатных станках моделей UPW 25А100 и UPW50А200 (Германия) (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Зубоприкатной станок модели UPW 25X100

Особенности конструкции этих станков: бесступенчатое регулирование усилия калибрования и числа оборотов шпинделей с помощью гидравлической системы; электронное управление временем калибрования; высокая износоустойчивость направляющих салазок подвижной бабки, оснащённых планками из текстолита; централизованная смазка, обеспечивающая смазывание механизма червячной передачи и направляющих салазок; сокращение вспомогательного времени вследствие того, что перемещение салазок подвижной бабки вперёд и обратно производится на ускоренном ходу

Благодаря использованию различных дополнительных устройств, например поворотных накатных шпинделей, трёхроликового устройства, устройства для установки деталей в центрах, загрузочноразгрузочных устройств и т.п., повышается производительность станков, расширяются их технологические возможности.

При массовом производстве деталей зубоприкатные станки UPW 253П00 снабжаются бункерами роторного типа, цепными конвейерами и магазинами. Эти устройства способствуют использованию станков в поточных линиях и допускают обслуживание нескольких станков одним рабочим-оператором.

В настоящее время многие фирмы, выпускающие шевинговальные станки, которые по-прежнему востребованы на рынке, также освоили производство и зубоприкатных станков, преимущественно, с тремя накатниками. Также они предлагают услуги по переоборудованию шевинговальных станков в зубоприкатные. Примером такого переоборудования может служить станок модели Red Ring Gearoll RGA (Германия).

Примером станка с тремя накатниками является станок немецкой фирмы Роде Дюрренберг модели MAYZW 125 (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Зубоприкатной станок-автомат модели ZRA-125 для калибрования зубчатых венцов тремя накатниками.

Ст анок работает по полностью автоматическому циклу и способный прикатывать косозубые зубчатые колёса до модуля 4 мм, наружным диаметром до 125 мм и шириной зубчатого венца от 10 до 40 мм.

Загрузка зубоприкатного станка-автомата модели ZW 125 осуществляется из магазина-накопителя, предварительно заполненного заготовками колёс после зубофрезерования.

Через барабанный питатель заготовка сначала перемещается радиально в пространство между ведущим и направляющим зубчатыми колёсами (накатниками) и ориентируется по профилю зуба с помощью установленного ниже синхронизирующего зубчатого колеса относительно зубчатого венца ведущего колеса. Затем обрабатываемое зубчатое колесо аксиально зажимается между направляющим и ведущим зубчатыми колёсами и вводится в позицию прикатки. Планетарное расположение трёх накатников из специальной инструментальной стали надёжно гарантирует не только точное центрирование детали, но и выгодный режим силового воздействия при холодном калибровании зубьев.

Накатники приводятся во вращательное движение общим ведущим зубчатым колесом, шаг зубьев которого точно соответствует шагу зубьев обрабатываемого колеса.

Холодное калибрование зубьев продолжается несколько секунд (порядка 3 с) с правым или левым вращением накатников при одновременном радиальном подводе инструментов.

Рабочий такт заканчивается отводом накатников и выгрузкой окончательно обработанного зубчатого колеса на поддон.

Станки мод. ZW 125 нашли наибольшее применение при обработке зубчатых колёс коробки передач и системы газораспределения двигателей легковых автомобилей.

В настоящее время станкостроением освоен выпуск целой гаммы станков для холодного калибрования зубьев цилиндрических колёс средних модулей, реализующих все три известных способа холодного калибрования зубьев одним, двумя и тремя накатниками.

При создании зубо- прикатных станков выявлены специфические особенности их конструктивного исполнения в зависимости от количества задействованных накатников и параметром обрабатываемых зубчатых колёс.

Проработаны вопросы автоматизации загрузки-выгрузки деталей и возможности рационального встраивания этих станков в поточные и автоматические линии.

Источник: https://bstudy.net/612165/tehnika/oborudovanie_holodnogo_kalibrovaniya_shevingovaniya_srednemodulnyh_zubchatyh_koles

Ссылка на основную публикацию