Накатывание зубьев зубчатых колес

Новым методом обработки является накатывание зубьев цилиндрических и конических колес.

Накатывание в 15-20 раз производительнее зубонарезания и, кроме того, позволяет экономить металл. Зубья модулем до 1мм накатываются в холодном состоянии, более 1мм – горячим или холодно-горячим способом.

Выбор способа накатывания зубьев зависит также от конфигурации колеса, требуемой точности зубьев и рода материала.

В холодном состоянии мелкомодульные зубчатые колеса можно накатывать на токарных станках с продольной подачей. Схема такого накатывания показана на рисунке 3.133,а.

В переднем 1 и заднем 5 центрах устанавливается оправка, вращающаяся от шпинделя станка. На оправке устанавливаются заготовки 4 и делительное зубчатое колесо 2, находящееся в начале процесса в зацеплении с двумя или тремя накатниками, закрепленными на суппорте станка. По выходе из зацепления с делительным зубчатым колесом 2 накатники приводятся во вращение зубьями' накатанной части заготовок.

Для образования симметричного профиля зубьев накатывание производится сначала в одном, а потом в обратном направлении с ускоренным обратным вращением шпинделя.

Накатники 3 и 6 представляют собой зубчатое колесо с модулем, равным модулю накатываемого колеса. Каждый накатник имеет заборную часть для постепенного образования накатываемых зубьев. Степень точности зубьев зубчатых колес при холодном накатывании примерно 8-я. Разработан другой способ холодного накатывания зубьев (способ «ротофло»), предназначенный для получения прямых и косых зубьев цилиндрических зубчатых колес и особенно зубьев на концах валов. Сущность этого способа заключается в том, что заготовка, установленная в центрах специального стана, накатывается двумя накатниками, имеющими форму плоских реек.

Рисунок 3.133 Методы накатывания зубьев зубчатых колес:

а — на токарном станке; б —на специальном станке;

в — конического колеса на специальном станке

Горячее накатывание производится как с радиальной, так и с продольной подачей на специальных мощных станах. Схема накатывания показана на рис. 3.133, б, где накатники 2 вращаются на передвигающихся в поперечном направлении шпинделях 1. Накатываемая заготовка 3 закрепляется на оправке 4. Заготовка вращается под воздействием зубьев накатников, осуществляющих пластическое деформирование металла заготовки на величину высоты зуба. На обоих торцах накатников имеются реборды 5, способствующие лучшему заполнению формы зубьев.

Перед накатыванием заготовка с оправкой опускается в высокочастотный индуктор, имеющий форму петли, в котором она нагревается; затем заготовка поднимается и подвергается накатыванию, причем индуктор автоматически отводится в сторону.

Горячее накатывание с продольной подачей производится путем перемещения заготовок, нагретых в индукторе, обычно снизу вверх. Штучное время накатывания зубьев на заготовках зубчатых колес с модулем 2—3 мм составляет от 30 до 60 сек в зависимости от числа зубьев. Точность зубьев таких зубчатых колес получается по 9-й степени.

Повысить точность зубьев можно, применяя комбинированное накатывание, представляющее собой горячее накатывание с последующим холодным калиброванием, заменяющее собой зубофрезерование. На калибрование зубьев затрачивается времени меньше в 5 (и более) раз, чем на зубофрезерование. Точность зубьев после калибрования соответствует точности обработки зубьев под шевингование.

В настоящее время накатываются в горячем состоянии зубья конических колес с крупным модулем. На рис.3. 133,в приведена схема зубонакатного стана для накатывания криволинейных зубьев конического венца заднего моста автомобиля ЗИЛ-130. Штампованную заготовку обрабатывают на токарных полуавтоматах. Затем ее устанавливают и закрепляют на нижний шпиндель зубонакатного стана. При помощи индуктора производится нагрев поверхности заготовки в течение одной минуты на величину, равную высоте зуба до 1220° — 1250°С.

Индуктор автоматически отводится, и подводится верхний шпиндель 2 с зубонакатником 4 и колесом-синхронизатором 3, сцепляемым с коническим колесом-синхронизатором 8, закрепленным на нижнем шпинделе 9. Зубья нижнего колеса-синхронизатора входят в зацепление с зубьями верхнего колеса-синхронизатора 3 и во вращение приводится зубонакатник 4, зубья которого и реборды 5 и 6 образуют зубья накатываемого венца 7.

Общее время накатки 1,5 минуты. Экономия легированной стали около 40%. Требуемая точность зубьев получается после чистовой механической обработки зуба. Величина припуска при этом равна 0,2— 0,3 мм на сторону зуба.

Применение накатывания помимо значительного снижения времени обработки повышает срок службы зубчатых колес благодаря увеличению их износостойкости.

Накатывание фрезерованных зубьев цилиндрических и конических зубчатых колес упрочняет поверхности зубьев, чем значительно повышается износостойкость как незакаленных, так и закаливаемых токами высокой частоты зубьев.