Изготовление червячных передач

Служебное назначение, технические требования и заготовки червячных передач.

По своему служебному назначению червячные передачи подразделяются на кинематические и силовые.

Кинематические червячные передачи применяют в различных механизмах делительных цепей металлорежущих станков и других случаях для обеспечения высокой точности относительного поворота.

Силовые червячные передачи применяют в редукторах, коробках скоростей и других механизмах для передачи крутящих моментов при больших передаточных отношениях.

Различают 12 степеней точности червячных передач, для соответствующей степени точности регламентируются нормы точности на червяки, червячные колеса и на сборку червячных передач.

Кинематические червячные передачи изготовляют по 3-6 степени точность. Силовые – 5-9 степень точности.

Винтовая поверхность червяка может быть архимедовой, эвольвентной или конвалютной.

По конструкции различают червяки- валы и насадные червяки – втулки.

Червячные колеса изготовляют цельными или составными, где ступица и венец состоят из разных материалов.

В качестве материала быстроходных высоконагружаемых червяков применяются углеродистые и легированные стали: 40, 45, 20X, 40Х и другие.

Червячные колеса целиком или их венец изготовляют из различных бронз. Заготовки червяков в зависимости от программы выпуска получают ковкой, штамповкой, поперечно-винтовой прокаткой, из проката. Заготовки червячных колес получают литьем или из проката.

Технологический маршрут изготовления червяков и червячных колес.

Типовой технический маршрут изготовления червяков включает в себя следующие основные операции:

1. Фрезерование торцов и их зацентровка.

2. Черновая и чистовая токарная обработка наружных поверхностей.

3. Черновое и чистовое нарезание витков червяка.

4. Черновое шлифование наружных поверхностей и торцов.

5. Черновое шлифование витков червяка.

6. Термическая обработка (цементация, закалка).

7. Чистовое шлифование наружных поверхностей и торцов.

8. Чистовое шлифование профиля витков червяка.

9. Контроль.

Технологическими базами при обработке червяков–валов являются центровые отверстия, а при обработке червяков–втулок отверстия, при обработке на оправке.

Технологический процесс изготовления червячного колеса незначительно отличается от технологического изготовления цилиндрических зубчатых колес.

Окончательная обработка и нарезание составных червячных колес производится в сборе.

Токарная обработка наружных поверхностей червяков–валов производится на токарных станках с ЧПУ. В крупносерийном и массовом производстве – на одношпиндельных или многошпиндельных токарных полуавтоматах.

Нарезание витков червяка в единичном и мелкосерийном производстве производится профильными резцами на токарно-винторезных станках. Требуемый профиль витка обеспечивается за счет соответствующей установки резца. Нарезание профильными резцами является малопроизводительным методом, но получило широкое распространение вследствие простоты наладки и относительно невысокой стоимости режущего инструмента.

Фрезерование витков может производиться на универсально-фрезерных, резьбофрезерных и на специальных станках для нарезания червяков. В качестве режущих инструментов применяется дисковые и пальцевые фрезы. Нарезание дисковыми фрезами червяков с m£10мм производится за один рабочий ход, а при m>10 – за два. Фрезерование используется главным образом для чернового нарезания витков. Пальцевые фрезы применяют для нарезания крупномодульных червяков в единичном и мелкосерийном производстве. Нарезание червяков червячными фрезами может производиться на универсальных, зубофрезерных и шлицефрезерных станках. Метод является производительным и обеспечивает 8-9 степень точности.

В крупносерийном и массовом производстве нарезание червяков может производиться круглыми долбяками на специальных станках или на универсальных зубофрезерных, оснащенных суппортом для осевого перемещения долбяка. При обработке долбяк и червяк вращаются, и одновременно происходит перемещение долбяка вдоль оси червяка.

Метод обеспечивает высокую производительность и достаточную точность обработки.

В крупносерийном производстве нарезание червяков может производиться вихревым методом с помощью кольцевых резцовых головок аналогично нарезанию резьбы на токарных станках. Метод может применяется для нарезания червяков большого модуля и имеет высокую производительность.

Накатывание витков червяка является наиболее производительным методом и производится на роликовых накатных станках, где получение червяков с m£3 производятся в холодном состоянии, при использовании двухроликовых станков, и с m>3 с нагревом заготовки ТВЧ на трехроликовых станках. При холодном накатывании обеспечивается 8 степень точности.

Нарезание червячных колес производится на зубофрезерных станках по методу радиальной, тангенциальной или комбинированной подачи.

Метод радиальной подачи обеспечивает высокую производительность и применяется для чернового нарезания зубьев червячной фрезой, при этом фреза и колесо вращаются, а фреза также поступательно перемещается к центру нарезаемого колеса.

При нарезании колес с тангенциальной подачей фреза устанавливается на заданном межосевом расстоянии и получает движение подачи вдоль своей оси. Метод обеспечивает высокую точность и применяется для чистового нарезания зубьев червячной фрезой.

При нарезании с комбинированной подачей фреза получает радиальную подачу (черновой ход), а затем тангенциальную (чистовой ход).

В условиях единичного и мелкосерийного производства, а также при обработке колес крупного модуля, зубья получают с помощью резцов-летучек по методу тангенциальной подачи. Нарезание обычно производится последовательно двумя резцами (черновым и чистовым) закрепленными на оправке. Они представляют собой как бы однозубую фрезу. Метод удобен при обработке небольших партий колес нестандартного модуля, когда стоимость резцов немного меньше червячных фрез.

Черновое нарезание зубьев червячного колеса может производиться дисковыми фрезами на универсально-фрезерных станках с делительной головкой.

Шевингование является заключительной операцией обработки червячного колеса с получением 6-ой степени точности и выше. Оно производится методом радиальной подачи, при беззазорном зацеплении, и методом окружной подачи. В обоих случаях вращение колеса осуществляется вращением фрезы-шевера или червячного шевера. Шевингование выполняется после фрезерования или нарезания резцом-летучкой. После шевингования одной стороны зуба направление вращения шевера изменяется и производится обработка другой частью шевера.

Окончательная обработка поверхностей червяка может выполняться шлифованием, притиркой, полированием.

Боковые поверхности витков червяка шлифуют на специальных станках для червяков и универсальных резьбошлифовальных станках дисковыми, чашечными и пальцевыми кругами.

Для уменьшения шероховатости поверхностей витков червяка применяется притирка на специальных или универсальных токарных станках. В качестве притира используется чугунное или текстолитовое червячное колесо, устанавливаемое на валу и вводимое в зацепление с вращающимся червяком. Для обработки всех витков по длине суппорт совершает возвратно-поступательные движения вдоль червяка, а в зону зацепления подается абразивная смесь. Витки сильно нагружаемых червяков для снижения шероховатости (до Ra = 0,16¸0,04 мкм) полируются с помощью фетровых или войлочных кругов, насыщенных полировальной пастой.

Контроль червячных передач.

Контроль червяков. Для червяков 3—4-й степеней точности предусмотрен контроль погрешности винтовой линии как в пределах одного оборота, так и на всей длине нарезанной части червяка. Контроль производят с помощью специальных приборов. Червяк вращается, а измерительный наконечник при­бора, соприкасающийся с боковой поверхностью витка, переме­щается параллельно оси червяка соответственно номинальному значению хода, задаваемому эталоном. При наличии отклонения наконечник смещается относительно суппорта, что фиксируется прибором. У менее точных червяков (5—9-й степеней) контроли­руют не винтовую линию, а отклонение осевого шага, погрешность профиля витка и радиальное биение витков.

Для измерения отклонения шага червяк устанавливают в цен­тра и с помощью индикатора и двух наконечников, один из ко­торых неподвижен, а другой перемещается, проверяют расстоя­ние между витками. Угол и погрешность профиля витка червяка проверяют шаблонами или на специальных приборах и приборах для контроля шага. Проверку производят в том сечении, где про­филь витка номинально прямолинеен. Погрешность профиля определяется как отклонение фактического профиля витка от номинальной прямой.

Радиальное биение витков червяка (оси делительной окруж­ности) относительно опорных шеек проверяют с помощью калиб­рованных роликов и индикатора, инструментальных микроскопов или проекторов.

Контроль червячных колес. В зависимости от степени точно­сти ГОСТ предусматривает комплекс проверок, в которые входит контроль таких параметров, как кинематическая и циклическая погрешность обработки, радиальное биение зубчатого венца, накопленная погрешность окружного шага, колебание измеритель­ного межосевого расстояния.

Требования к точности червячных колес во многом совпадают с нормами точности для цилиндрических колес, поэтому методы контроля и применяемые приборы аналогичны. Однако у червяч­ных колес в отличие от цилиндрических параметры зубчатого венца проверяют в средней плоскости и дополнительно контроли­руют погрешности производящей поверхности инструмента.

Кинематическую и циклическую погрешности обработки кон­тролируют путем измерения точности делительной цепи зубофре-зерного станка, предназначенного для нарезания червячного колеса. Контроль производят с помощью оптических теодолитов н коллиматоров или специальных приборов-самописцев. Погреш­ность производящей поверхности инструмента определяется как расхождение винтовой производящей поверхности шевера или червячной фрезы, применяемых для нарезания колеса и винтовой поверхности сопрягаемого червяка. Измерение производят с по­мощью прибора для контроля винтовой линии червяков. Откло­нения окружного шага проверяют шагомерами или на специаль­ных приборах. Отклонение измерительного межосевого расстоя­ния проверяют в сопряжении с эталонным червяком на приборах для комплексной двухпрофильной проверки.

Правильность суммарного пятна контакта червячной передачи проверяют по краске на контрольно-обкатных станках или спе­циальных приспособлениях.