Совершенствование малоотходной технологии изготовления цилиндрических зубчатых колес на основе использования процесса непрерывного зубопротягивания

• Автор: Гусев, Геннадий Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 308 c. : ил

Решениями ХХУ1 съезда Коммунистической партии Советского Союза предусматривается осуществление неуклонного подъема материального и культурного уровня жизни народа, создание лучших условий для всестороннего развития личности на основе интенсификации общественного производства и ускорения научно-технического прогресса, повышения качества продукции [1,2]. Все более возрастающая роль в решении поставленной задачи отводится машиностроению и металлообработке. Эти отрасли призваны обеспечить дальнейшее повышение эффективности общественного производства и роста производительности труда на основе программы широкого использования достижений науки и техники. Эта программа предусматривает, в числе других мероприятий, освоение производства новых машин, оборудования и средств автоматизации, обеспечивающих возможность создания и внедрения высокопроизводительных малоотходных и безотходных технологических процессов.
Зубчатые колеса относятся к наиболее массовым и трудоемким деталям большинства изделий машиностроения. Промышленность страны ежегодно изготавливает более 600 млн.цилиндрических зубчатых колес [з], причем более 60% из них составляют одновенцо-вые колеса средних модулей и точности. Опыт показывает, что основные эксплуатационные характеристики изделий и эффективность их работы зависят от качества зубчатых колес, которое определяется технологией обработки зубьев и венцов. Трудоемкость изготовления зубчатых колес составляет до 30% общей трудоемкости изделий. Отсюда становится очевидной необходимость совершенствования технологии изготовления цилиндрических зубчатых колес с целью повышения их работоспособности и снижения трудоемкости обработки.

Другим важным фактором повышения эффективности производства зубчатых колес является сокращение отходов и потерь металлопродукции, предусматривающее замену процессов резания экономичными методами объёмного формообразования. Эта задача может быть успешно решена при переходе на энерго- и материалосберегающие технологии, базирующиеся на заготовках зубчатых колес, полученных производительными методами пластического деформирования, литья, прессования и имеющих форму и размеры максимально приближенные к готовой детали. В производстве зубчатых колес можно выделить две разновидности таких малоотходных технологических процессов: с обработкой поверхностей зубьев прогрессивных заготовок резанием после объёмного формообразования и без нее [4]. Они получили распространение в основном лишь для производства зубчатых колес относительно крупных модулей ( ГЛ = 6...12 мм). После предварительного формообразования методами пластического деформирования зубья таких колес либо совсем не обрабатываются, для получения колес низкой точности, либо они подвергаются дальнейшей механической обработке по технологической схеме, включающей операции чистового зубонарезания и зубоотделки. И в том и в другом случаях весьма ощутимой является экономия металла.
При изготовлении же колес средних модулей ( ГО = 2...5 мм) эффект от экономии металла как правило не перекрывает затрат на выполнение операций предварительного формообразования, связанной с использованием дорогостоящего оборудования и энергоёмкого нагрева металла.' Но это при условии, что количество операций по дальнейшей обработке зубчатого венца и их содержание останется таким же, как и при традиционно применяемых схемах обработки зубчатых колес из гладких (без зубьев) заготовок. Если же количество операций по обработке зубчатого венца удастся сократить и тем самым уменьшить длительность цикла изготовления колеса, то в

этом случае применение заготовок с оформленными зубчатыми вещами может оказаться выгодным.
В настоящее время при изготовлении зубчатых колес средних модулей 6...8 степени точности (ГОСТ 1643-81) в условиях крупносерийного и массового производства применяют следующие традиционные технологические схемы образования зубчатых венцов, предварительное зубонарезание - шевингование и предварительное зубона-резание - обкатка. При использовании заготовок с оформленными зубьями исключение из этих технологических схем предварительного зубонарезания по сути дела ни к чему не приведет, поскольку чистовой процесс, реализуемый шевингованием, а тем более обкаткой не обладает надлежащей исправляющей способностью.
Таким образом основным условием, определяющим целесообразность применения заготовок с оформленными зубьями, является наличие высокопроизводительного процесса чистового зубонарезания, надежно обеспечивающего получение за один проход колес требуемой точности при низкой исходной точности зубчатого веща заготовки.
Новая технологическая схема обработки цилиндрических зубчатых колес из прогрессивных заготовок, предложенная профессором Когановым И.А. и рассмотренная . в его трудах и трудах его учеников проф.Ямникова С.А., доц.Федорова Ю.Н., доц.Валикова Е.Н., доц.Аксенова В.П., асе.Малахова Г.В. достаточно полно отвечает указанным требованиям.
Основу этой схемы составляет процесс однопроходного чистового зубонарезания твердосплавными двухрядными резцовыми головками с нулевым углом профиля по методу Z -кратного обката заготовки с периодическим делением на зуб.
Переход к изготовлению зубчатых колес по новой технологии помимо решения главного вопроса - создания чистового зубона-

чатых колес позволило создать перспективный способ полугорячей штамповки в разъемных матрицах [59,60,61] . Характерными его особенностями является выполнение точных поковок сложной конфигурации с хорошей чистотой поверхности, без штамповочных уклонов, облоя, и с небольшими припусками под механическую обработку (рис.2.1). Это достигается за счет хорошего заполнения рельефа матрицы при комбинированном выдавливании (прямом, обратном и радиальном) в закрытом объеме штампа. Способ полуторячего комбинированного выдавливания в штампах с разъемными матрицами был принят в качестве формообразующего на заготовительном этапе новой малоотходной технологической схемы изготовления цилиндрических зубчатых колес ( ГТ)= 2,5 мм, 1 = 18) мотопроизводства (рис.2.2), реализуемой на Тульском машиностроительном заводе (ТМЗ) им.В.М.Рябикова.
Мерная заготовка под штамповку получается из металлопроката, прошедшего операции вальцовки на обжимном стане 7916 и волочения на стане мод.В-20 с последующей резкой в штампах с дифференциальным зажимом прутка и заготовки на эксцентриковом прессе мод.М-300. Точность размеров по длине заготовки обеспечивается в пределах 10-12 квалитетов при отклонении от перпендикулярности торцов оси заготовки + 2°. Улучшение условий протекания процесса формообразования обеспечивается нанесением на заготовку графитно-масляной смазки. Оптимальный температурный режим штамповки заготовок из стали 12ХНЗА соответствует 750°-850°С. Стойкость зубчатых матриц из стали Р6М5 составляет 2-3 тыс.заготовок.
Одним из важных вопросов технологии последующей механической обработки заготовок с предварительно оформлению,! зубчатым венцом является назначение базирующих поверхностей при выполнении первой операции механической обработки. Выбранные на