Отделочные виды обработки зубчатых колес бывают со снятием стружки (шевингование, шлифование, хонннгование, притирка) и без снятия стружки (обкатывание). К отделочным работам со снятием стружки относят также зубозакругляющие операции, снятие фасок и заусенцев.
Шевингование зубьев применяют для незакаленных колес. Оно заключается в том, что методом обкатки специального инструмента по зубчатому колесу с поверхности зуба снимают припуск размером 0,1…0,25 мм. В качестве инструмента применяют дисковый шевер — зубчатое колесо, на поверхности зубьев которого имеются узкие прорези, образующие кромки, или шевер-рейку с аналогичными зубьями.
Шевер для обработки прямозубых зубчатых колес имеет винтовые зубья с углом подъема до 15°, а для обработки косозубых — прямые зубья. На рис. 227 показан дисковый шевер с режущими кромками на боковых поверхностях зубьев.
Из двух способов шевингования зубьев более распространено шевингование с помощью дискового шевера. Шевингование производят на специальном станке (рис. 228). Шевер 4, установленный под углом к оси обрабатываемого зубчатого колеса 5, получает принудительное вращение с частотой 250 об/мин, вызывая этим вращение зубчатого колеса, свободно установленного в центрах на оправке 6. Скрещивание осей приводит к продольному относительному скольжению зубьев шевера и зубчатого колеса. Столу 8 сообщают продольную подачу 0,1…0,3 мм на один оборот зубчатого колеса. В конце хода стол подают в поперечном (вертикальном) направлении на 0,02…0,04 мм, после чего стол возвращают в начальное положение. Число ходов стола зависит от размера припуска. При необходимости получить зубья бочкообразной формы, имеющие большое распространение в современных конструкциях, используют предусмотренную в станке качающуюся плиту 7 с кронштейном 3 и установленным в нем пальцем 1. Палец индексируется в копире 2, укрепленном на кронштейне, и, скользя по копиру, заставляет плиту 7 в конце хода стола наклоняться, в результате чего шевер врезается в зубчатое колесо, формируя зубья у краев более тонкими, чем в середине.
Обработка зубчатого колеса продолжается в течение 12… 14 двойных ходов стола, время на обработку одного зуба колеса равно 2…3 с. Погрешность обработанных шевингованием зубчатых колес в среднем не превышает 0,005 мм по шагу и профилю и 0,03 мм по биению начальной окружности. Шероховатость поверхности Rа = 0,63…0,16 мкм.
Зубошлифование осуществляют в основном двумя методами: обкаткой и профильным копированием с помощью фасонного шлифовального круга. Шлифованием достигают шероховатости поверхности Rа = 0,4…0,1 мкм и точности основных параметров зубчатого колеса в пределах 4…6-й степеней точности независимо от размера оставляемого припуска.
При шлифовании методом обкатки воспроизводят зубчатое зацепление пары рейка — зубчатое колесо, в котором инструментом является рейка. Этот метод применяют на современных станках, используя шлифовальные круги различных видов.
На рис. 229, а изображена схема шлифования зуба цилиндрического колеса. Два шлифовальных круга 1 установлены таким образом, что их торцы, обращенные к шпинделям, совпадают с боковыми сторонами зубьев воображаемой производящей рейки 2, находящейся в зацеплении с заготовкой 3. Обкатываясь по вращающейся заготовке 3, шлифовальные круги своими торцами шлифуют поверхность зубьев колеса.
Более производительным является шлифование абразивным червяком (рис. 229, б). Шлифовальному кругу, изготовленному в виде одно- или двухзаходного червяка диаметром 300 мм в процессе обработки, сообщают два движения: вращательное I—вокруг оси (движение резания) со скоростью 20…30 м/с и поступательное II—вдоль оси заготовки (движение подачи) со скоростью 0,6 мм за один оборот колеса. Зубчатое колесо получает вращение III вокруг своей оси, согласованное с вращением абразивного червяка, и периодическое радиальное движение подачи IV. Точность обработки однозаходным червяком соответствует 6-й степени точности, двухзаходным — 7-й степени точности. Шероховатость обработанной поверхности составляет Rа = 0,8…0,1 мкм. Применяют также шлифование зуба копировальным фасонным шлифовальным кругом (рис. 229, в).
3убохонингование. Для уменьшения шероховатости поверхности профиля зуба и, как следствие, уменьшения шума при работе передачи применяют хонингование зубьев колес после термической обработки. Зубохонингование производят на станке, аналогичном шевинговальному, при скрещивающихся осях хона и обрабатываемого колеса, но без механизма радиальной подачи. При этом установленное в центрах зубчатое колесо совершает кроме вращательного (реверсируемого) и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси.
Зубчатый ход представляет собой геликоидальное колесо, изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивом, зернистость которого выбирается в зависимости от размера припуска (0,025…0,05 мм) и требований к шероховатости поверхности.
Хонингование производят в распор при постоянном давлении между зубьями обрабатываемого колеса и хона или способом беззазорного зацепления колеса и хона при неизменном межцентровом расстоянии. Первый способ обеспечивает изготовление зубчатых колес более высокой точности. Зубохонингование требует обильного охлаждения для эффективного удаления металлической пыли с обрабатываемой поверхности профиля зуба. Хонингование применяют для обработки прямозубых и косозубых колес с модулем 1,25…6 мм, а также колес с фланкированными * и бочкообразными ** зубьями.
Притирку зубьев зубчатых колес после термической обработки производят на специальных станках, где инструментом служат притиры—чугунные колеса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью абразивного порошка с маслом.
* Фланкированием называют изменение бокового профиля зуба основной рейки для обеспечения плавного входа сопряженных зубьев колес в зацепление, в связи с чем уменьшается шум в передаче (высота фланкированного участка зуба ≈ 0,4 m, угол фланкирования 0, 5…1°).
Отделка зубчатых колес методом притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо обкатывают между тремя притирами, оси которых скрещиваются между собой (рис. 230). Оси двух притиров 1 и 4 со спиральными пли прямыми зубьями наклонены к обрабатываемому зубчатому колесу 3. Ось третьего притира 2 параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса; этот притир вращается попеременно в разных направлениях со скоростью 30…60 м/мин для обеспечения равномерной обработки зуба с обеих сторон. Помимо вращения притирам сообщается возвратно-поступательное движение в осевом направлении со скоростью 60…70 ходов в минуту на длине 25 мм.
Давление притиров на поверхность зуба регулируют, притормаживая шпиндели двух притиров. Погрешность подлине начальной окружности составляет 0,02 мм, по шагу — 0,01 мм и по профилю — 0,08 мм; шероховатость поверхности Rа = 0,1 мкм. Время обработки одного зуба в среднем составляет 3…6 с.
3убозакругление. В современных машинах часто применяют зубчатые колеса, которые периодически вводят в зацепление без остановки движения (коробки скоростей станков, автомобилей и т. д.). Чтобы устранить удары и выкрашивание кромок при переключении зубчатых колес, зубья закругляют специальными фрезами на зубозакругляющих станках. Профиль закругляемого зуба 1 на зубчатом колесе и траектория движения инструмента 2 при обработке показаны на рис. 231, а. На рис. 231, б приведены конструкции фрез для закругления зубьев колес: пальцевые фрезы 1 и коронная фреза 2.
** Бочкообразность придают зубьям одной из пары работающих колес для получения поверхности контакта зубьев в виде вытянутого овала по их средней части (70…80% длины и 60…70% высоты зуба).
Снятие фасок и удаление заусенцев производятся на станках с абразивными кругами, имеющими профили, соответствующие форме зуба обрабатываемого колеса. Вращение осуществляется путем ввода зубьев в зацепление с витками круга. При больших объемах производства удаление заусенцев производится на многопозиционных станках стальными щетками.
С зубчатых колес малых размеров заусенцы удаляют с помощью ультразвука. При этом способе дополнительно сглаживаются острые кромки, а рабочие поверхности зубьев изменениям не подвергаются.
Получает распространение способ снятия заусенцев галтовкой в барабане, причем, выбирая соответствующие наполнитель и частоту вращения барабана, достигают хорошей очистки зубьев без искажения их профиля.
Обкатывание незакаленных зубчатых колес производят в масляной среде без абразивного порошка в паре с одним или несколькими закаленными колесами-эталонами. В результате давления зубьев колес-эталонов на поверхностях обрабатываемых зубьев возникает наклеп, сглаживаются неровности. Ввиду того что при обкатывании профиль и шаг зуба не исправляются, а в ряде случаев создаются дополнительные внутренние напряжения, увеличивающие искажения профиля при последующей термической обработке, этот способ отделки применим для зубчатых колес, не требующих высокой точности, а также для колес, не подвергающихся термической обработке.
