Вопрос. Характеристика втулок

К деталям класса втулок относятся втулки, гильзы, стаканы, вкладыши, т.е. детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось.

Некоторые основные вицы подшипниковых втулок, представленные на рис. 69, служат как опоры вращающихся валов. Наиболее часто применяют втулки с L/D ≥ 3.

Технологические задачи. Отличительной технологической задачей является обеспечение концентричности наружных поверхностей с отверстием и перпендикулярности торцов к оси отверстия.

Точность размеров. Диаметры наружных поверхностей выполняют по h6, h7; отверстия по Н7, реже по Н8, для ответственных сопряжении по Н6.

Точность формы. В большинстве случаев особые требования к точности формы поверхностей не предъявляются, т.е. погрешность формы не должна превышать определённой части поля допуска на размер.

Точность взаимного расположения:

− концентричность наружных поверхностей относительно внутренних поверхностей 0,015...0,075 мм;

− разностенность не более 0,03...0,15 мм;

− перпендикулярность торцовых поверхностей к оси отверстия 0,2 мм на радиусе 100 мм, при осевой за-грузке на торцы отклонения от перпендикулярности не должно превышать 0,02...0,03 мм. Качество поверхностного слоя. Шероховатость внутренних и наружных поверхностей вращения соответствует Ra = 1,6...3,2 мкм, торцов Ra = 1,6...6,3 мкм, а при осевой нагрузке Ra = 1,6...3,2 мкм. Для увеличения срока службы твёрдость исполнительных поверхностей втулок выполняется НRС 40...60.

2 вопрос.ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС

В зависимости от способа образования зубьев различают два метода зубонарезания: копирование и обкатку. Оба метода используют на различных зубообрабатывающих станках.

Нарезание зубчатых колёс методом копирования. Распространённой разновидностью метода копирования является зубофрезерование. Зубофрезерование осуществляется на зубофрезерных вертикальных и горизонтальных станках-полуавтоматах. На зубофрезерных станках производят нарезание цилиндрических зубчатых колёс по методу обкатки или копирования.

Нарезание зубьев по методу копирования осуществляют модульной дисковой или модульной концевой фрезой. Нарезание, по существу, представляет собой разновидность фасонного фрезерования. Режущие кромки зубьев дисковой или концевой фрезы изготовляют по форме впадины между зубьями колеса, и при фрезеровании они копируют форму впадины, создавая, таким образом, две половины профилей двух соседних зубьев.

После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один зуб с помощью делительного механизма, и фреза снова проходит по новой впадине между зубьями, и т.д. (рис. 82).

В массовом производстве применяют зубодолбёжные резцовые головки, работа которых основана на методе копирования. Производительность такого метода очень высока, точность зависит от точности резцовой головки. Другой разновидностью нарезания зубчатых колёс методом копирования является протягивание как наружных, так и внутренних зубчатых поверхностей, характеризующееся высокой производительностью.

Нарезание зубчатых колёс методом обкатки. При методе обкатки заготовка и инструмент воспроизводят движение пары сопряжённых элементов зубчатой или червячной передачи. Для этого либо инструменту придаётся форма детали, которая могла бы работать в зацеплении с нарезаемым колесом (зубчатое колесо, зубчатая рейка, червяк), либо инструмент выполняют таким образом, чтобы его режущие кромки описывали в пространстве поверхность профиля зубьев некоторого зубчатого колеса или зубчатой рейки, которые называют соответственно производящим колесом или производящей рейкой. В процессе взаимного обкатывания заготовки и инструмента режущие кромки инструмента, постепенно удаляя материал из нарезаемой впадины заготовки, образуют на ней зубья.

Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колёс методом обкатки производится с помощью следующих инструментов: червячных фрез (зубофрезерование); дисковых долбяков (зубодолбление) и долбяков в виде гребёнок-реек (зубострогание).

Зубонарезание червячными фрезами. Для нарезания зубьев этим методом требуются универсальные зубофрезерные станки и специальный режущий инструмент – червячные фрезы. Станки выпускают с вертикальной или горизонтальной осями вращения фрезы. Метод является высокопроизводительным.

Фрезу на станке устанавливают таким образом, чтобы её ось была повернута под углом β подъёма винтовой линии витков фрезы (рис. 83).

Червячная фреза, кроме вращения, совершает поступательное движение подачи вдоль образующей цилиндра нарезаемого колеса, в результате чего колесо обрабатывается по всей его ширине. В зависимости от модуля устанавливают число рабочих ходов фрезы: для т = 2...2,5 мм – один рабочий ход, для т > 2...2,5 мм – два рабочих хода и более. Повышения производительности при зубофрезеровании достигают путём увеличения диаметра фрезы (повышается стойкость инструмента), жёсткости её установки, использования специальных инструментальных материалов, в том числе твёрдосплавных, композиционных, применения многозаходных червяч-

ных фрез и увеличения числа одновременно нарезаемых колёс.

Формообразование зубьев червячных колёс осуществляется обычно червячными фрезами по схеме, приведенной на рис. 84. Этот способ является наиболее распространённым в серийном производстве.

Зубодолбление. Режущим инструментом является долбяк, представляющий собой зубчатое колесо с эвольвентным профилем зубьев. В процессе нарезания долбяк и нарезаемое зубчатое колесо находятся в относительном движении зацепления (без зазора), т.е. их окружные скорости на начальных окружностях равны, а частота вращения и число зубьев связаны передаточным отношением i = nи / nз = zз / zи, где nи, nз – соответственно часто-

та вращения инструмента и заготовки колеса; zз, zи – соответственно число зубьев заготовки колеса и инструмента. Нарезание зубьев долблением осуществляется на зубодолбёжных станках. Обработка за один рабочий ход применяется для зубчатых колёс: с т = 1...2 мм – за один рабочий ход; с 2 < т < 4 – за два рабочих хода; с т > 4 мм – за три рабочих хода. Кроме отмеченных обстоятельств, зубодолбление является единственным методом для нарезания колёс с внутренним зацеплением (при средних и малых диаметрах), а также при обработке

зубчатых венцов в блочных шестернях.

Зубострогание. Этот метод основан на зацеплении колеса и рейки, воспроизводимом инструментом – гребёнкой. Обработка колёс осуществляется на станках двух типов: с вертикальной и горизонтальной осью заготовки. Станки последнего типа применяют также для обработки колёс с неразрывным шевронным зубом. У зубострогания производительность меньше, чем у зубофрезерования червячной фрезой и зубодолбления.

Накатывание зубчатых поверхностей имеет бóльшие преимущества перед способами обработки резанием:

повышает производительность в 5 – 30 раз; увеличивает износостойкость и прочность зубьев; значительно

уменьшает отходы металла и др. Различают горячее и холодное накатывание. Горячее накатывание применяют для профилей с модулем больше 2 мм; холодное накатывание рекомендуется для мелкомодульных колёс с модулем до 1,5...2 мм. Может применяться и комбинированное накатывание для средних и крупных модулей (основная пластическая деформация проводится в горячем состоянии, а окончательное профилирование – в холодном). Горячее накатывание производится как с радиальной, так и с продольной подачей. Схема накатки с продольной подачей аналогична холодному накатыванию.

Схема накатывания с радиальным движением подачи показана на рис. 85.

Перед накатыванием заготовку нагревают до 1000...1200 °С за 20...30 с до накатывания, затем устанавливают на оправку специального станка и производят накатывание вращающимися накатниками. В связи с повышением требований к эксплуатационным показателям зубчатых передач (бесшумности и плавности работы, износостойкости, прочности и надёжности) в машиностроении применяют отделочные операции для зубьев цилиндрических колёс.

Основными видами отделочных работ являются: шевингование, хонингование, шлифование и притирка.

Шевингованием называется процесс тонкой отделки (исправление ошибок в шаге, угла подъёма винтовой линии, профиля эвольвенты, эксцентриситета окружности) незакалённых зубьев зубчатого колеса, осуществляемой специальным инструментом (шевером). Для шевингования прямозубых колёс применяют дисковый шевер с косыми зубьями, наклонёнными к оси под углом 10…15°, а для обработки косозубых колёс – прямозубые и косозубые шеверы с углом скрещивания осей зубчатого колеса и шевера в пределах 10…15°. Это необходимо для создания скольжения зубьев шевера вдоль зубьев колеса и соскабливания шевером тонкой стружки

(толщиной 0,001…0,005 мм). Направление вращения шевера периодически изменяют для обработки зубьев с двух сторон. Для шевингования достаточно в качестве предварительной обработки ограничиться получистовым нарезанием зубьев на зубофрезерном станке с оставлением припуска 0,1…0,2 мм на сторону. Шевингование – высокопроизводительный способ чистовой обработки зубчатых колёс 6-й и 7-й степени точности, который

примерно в 10 раз дешевле зубошлифования.

Шлифование зубьев применяют для получения особо высокой точности (5–6-я степень) закалённых зубчатых колёс. После термической обработки перед шлифованием зубьев в зубчатых колесах производят шлифование базового центрального отверстия и торца с базированием по делительной окружности при помощи специальных патронов. При необходимости второй торец шлифуют на плоскошлифовальном станке. Шлицевые отверстия с центрированием по наружному диаметру калибруют прошивками на прессе. После обработки отверстия производится шлифование зубьев копированием (рис. 86, а) и обкаткой двумя (рис. 86, б) или одним (рис.

86, в) шлифовальным кругом. Припуск на шлифование оставляют 0,1…0,3 мм на толщину зуба (в зависимости от модуля и требуемой точности). Шлифовальные круги периодически правят специальным автоматическим устройством.

Существует также способ шлифования зубьев методом обкатки червячным шлифовальным кругом (рис.

86, г), который производит шлифование профиля зуба. Для этого способа характерна высокая производительность.

Хонингование применяют для чистовой отделки зубьев, как правило, закалённых цилиндрических колёс внешнего и внутреннего зацеплений. Процесс осуществляется на зубохонинговальных станках с помощью зубчатого абразивного инструмента – хона. Зубчатые хоны представляют собой прямозубые или косозубые колёса, обычно состоящие из стальной ступицы и абразивного венца того же модуля, что и обрабатываемое колесо.

Частота вращения хона 180...200 мин, скорость подачи стола 180...210 мм/мин. Время хонингования зубчатого колеса 30...60 с. Хонингование позволяет уменьшить параметры шероховатости и тем самым повысить долговечность зубчатой передачи.

Притирку зубьев производят в тех случаях, когда конструкция зубчатых колёс не позволяет осуществить шлифования. Иногда притирку применяют после шлифования, в основном для устранения дефектов, полученных при шлифовании (прижогов, внутренних напряжений и т.п.). Притираемое колесо вращается в зацеплении с шестернёй-притиром, имеющим тот же модуль (рис. 87, а). Притир обычно выполняют по 5-й степени точности из мелкозернистого серого чугуна и перед работой смазывают пастой, состоящей из абразивного порошка и масла. Направление вращения периодически изменяется специальным механизмов для того, чтобы были обработаны обе стороны зуба. На зубопритирочном станке обрабатываемое зубчатое колесо 2 находится в зацеплении с тремя притирами 1, 3 и 4. Ось одного притира параллельна оси обрабатываемого колеса. Оси притиров 1 и 4 расположены относительно оси обрабатываемого колеса под углом 3…4°, что увеличивает скольжение зубьев притира относительно зубьев колеса. Кроме вращения зубчатого колеса и притиров обрабатываемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.

Приработка – это процесс взаимного сглаживания шероховатостей парных зубчатых колёс, главным образом закаленных. Находящиеся в зацеплении зубчатые колёса попеременно вращаются в оба направления. Поверхности зубьев смазывают абразивной пастой. Кроме того, имеется осевое перемещение. Поверхность зубьев получается гладкая и почти зеркального блеска. Приработка является как бы ускоренным искусственным износом зубьев для получения большей площади пятна контакта. К отделочным методам относятся также обкатка зубьев и прикатка (зацепление с эталонным колесом) и др.