Повышение качества центрирования зубчатых колес.

Аннотация

Клепиков В. В. Повышение качества центрирования зубчатых колес. В данной статье рассмотрены пути повышения качества центрирования зубчатых колес.

Введение

Эвольвентные шлицевые соединения зубчатых колес отвечают современным требованиям в связи с их возможностью передавать большие крутящие моменты по сравнению с прямобочными. Однако не следует отождествлять технологические процессы обработки зубчатых колес с центрированием по эвольвентному шлицевому профилю и с центрированием по внутреннему или наружному диаметру прямобочных шлицев.

Общее содержание

Анализ точности изготовления зубчатых колес достаточно сложен, что приводит к противоречивым оценкам, например, степени влияния различных факторов на возникновение радиального биения зубчатого венца. Геометрический эксцентриситет и радиальная погрешность формы, погрешность базового отверстия и его расположения относительно торца оказывают влияние на образование радиального биения венца, но такое пооперационное разделение взаимосвязанных составляющих обычно не рассматривается, что вынуждает проводить дополнительные исследования.

Если представить радиальное биение зубчатого венца только погрешностью его формы, то погрешность базовых поверхностей относительно оси зубчатого колеса вызовет ее наклон. В этом случае в плоскости измерения радиального биения венца окружность приобретает форму эллипса, который в практических условиях может располагаться произвольно [1], [2].

Колебание длины обшей нормали также носит комплексный характер и может рассматриваться с учетом причин образования отклонения от круглости венца и кинематического эксцентриситета. Например, при шевинговании наблюдается увеличение исходного колебания длины общей нормали с переходом образованного на предшествующих операциях геометрического эксцентриситета в кинематический. Погрешность установки заготовки при шевинговании связана с погрешностями, возникающими при обработке базовых поверхностей. Эксцентриситет осей венца и базового отверстия является причиной погрешностей, связанных с появлением радиального биения.

Степень влияния биения базовых поверхностей на радиальные погрешности колеса зависит от ширины венца и способа центрирования по шлицевому отверстию. Наиболее сложно центрирование по боковым поверхностям эвольвентных шлицев. Поэтому часто при зубообработке в качестве технологической базы используют цилиндрическое отверстие, что принципиально неверно

При установке на жесткой оправке в результате одностороннего зазора оси венца колеса и вращения заготовки на станке не совпадают на величину посадочного эксцентриситета. При этом, основная окружность и окружность впадин нарезанного колеса концентричны. Образование эксцентриситета влечет появление кинематической погрешности и погрешности расположения базового торца, а, следовательно, и погрешности формы венца. Для решения проблемы предлагается вместо центрирования по эвольвентному профилю шлицев применять разжимные оправки с центрированием по внутреннему или наружному диаметру шлицевого отверстия

В данном случае формирование погрешности венца колеса претерпевает значительные изменения. Следует учитывать, что погрешности базового отверстия доминируют над погрешностями базового торца, так как оно становится двойной направляющей базой. Но и в этом случае из-за погрешности его формы, недостаточной жесткости и собственной погрешности центрирования не обеспечивается полное совмещение осей нарезаемого зубчатого венца и базового отверстия [3], [4].

При центрировании по эвольвентному шлицевому профилю необходимо обеспечить не только высокое качество его поверхностей, но и центрирование по ним на всех операциях формирования зубьев колес (несмотря на встречающиеся в литературе утверждения о чрезмерно высоких возможностях разжимных оправок с центрированием по цилиндрическим поверхностям).

После протягивания искажение формы базового шлицевого отверстия достаточно значительное, а методы его дальнейшего устранения практически отсутствуют. Аналогичная картина возникает и на операциях шевингования и хонингования, поскольку обычно не учитываются причины образования радиальной погрешности.

Фактически венец колеса, установленного, например, на зубошевинговальной оправке, имеет эксцентриситет, полученный при установке на данную оправку и в результате зубофрезерования. При этом эксцентриситет как векторная величина складывается с погрешностью, приобретенной при зубошевинговании и зубохо-нинговании. Между этими операциями проводят химико-термическую обработку, которая в свою очередь вызывает дополнительные погрешности зубчатого венца. Затем заготовки обычно поступают на шлифование цилиндрического базового отверстия (независимо от способа центрирования), в процессе которого из-за погрешности базирования возникает радиальное биение венца колес.

Следует учитывать, что промежуточные элементы (ролики), обеспечивающие центрирование заготовки при шлифовании, располагаются во впадинах зубьев на разной высоте относительно центра. Поэтому несмотря на равные линейные перемещения кулачков возникает смещение центра базовой окружности относительно оси вращения заготовки.

На операции зубохонингования возникают те же проблемы, что и при зубошевинговании, но из-за незначительности снимаемого припуска степень влияния исследуемых параметров снижается. Однако с точки зрения теории наследственности каждый из этапов обработки зубчатых колес внес свои вклад в обеспечение заданного качества.

Выводы

Таким образом, при центрировании зубчатых колес по эвольвентному профилю необходимо обеспечить соответствующее пооперационное центрирование заготовок. Это позволит выйти на новый качественный уровень производства зубчатых колес.

Список использованной литературы

1.Тайн Б. А. Точность и контроль зубчатых колес. – М.: Машиностроение, 1972.;
2.Кане М. М. Статистический анализ изменения параметров точности цилиндрических зубчатых колес при шевинговании // Вестник машиностроения. – 1980, № 5.;
3. Проектирование и расчет металлорежущих станков на ЭВМ / Под ред. О. В. Таратынова. – М.: МГИУ, 2002.;
4. Клепиков В. В., Бодров А. М. Технология машиностроения. – М.: Форум, 2004.