Устройство для обработки впадин зубьев зубчатых колес

(19) (11 899 А 511 4 В 21 Н 5/00, В 24 О, С 21 0 7/О ИЗОБРЕТЕНИЯ цфДЕТЕЛЬСТВ У ОПИСАН А ВТОРСКОМ,Ф фиг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВПАДИН ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для упрочнения переходных кривых и впадин зубчатых колес, Цель - повышение качества. Устройство содержит упругую обкладку 1, наружная поверхность которой выполнена с рифлениями и соответствует профилю обрабатываемой впадины, а внутренняя эквидистантна профилю клинового индентора (И) 2. Обкладка 1 крепится неподвижно к корпусу 3. Вдоль оси симметрии к И 2 выполнена прорезь 4, открытая в сторону впадины зуба и переходящая с противоположной стороны в замкнутую полость 5. Устройство снабжено пуансоном 6, один конец 7 которого имеет Т-образный профиль и входит в полость 5, а другой конец 8 имеет трапецеидальную форму. Большим основанием он обращен к впадине зуба. Пуансон 6 установлен в прорези 4 с зазором 0,3 - 0,6 мм. И 2 и пуансон 6 выполнены из одинаковых по толщине пластин, ширина которых кратна диаметру тел качения. На гидропласте 9, 10, 11 создаются пульсирующие напряжения, смещенные по фазе. Вследствие высокой податливости И 2 и обкладки 1 выбираются все зазоры и создаются одинаковые удельные давления, что позволяет равномерно упрочнить поверхности зуба. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.,табл, 1389918ке равномерности упрочнения поверхности впадин зубьев при нагружении через расположенные в ряд шарики и обкладку с различной толщиной показали, что при соот ношении (см, таблицу) толщины обкладки и диаметра шариков 6 ЯО;4 - 0,6) с обрабатываемая поверхность упрочняется практически равномерно (с отклонением 2 - 4 Я).Таким образом, принимая во внимание требования обеспечения максимально возможной гибкости обкладки, ее толщина 6 должна быть принята равной (0,4 - 0,6)с 1. Диаметр шариков и ширина прорезей определяются условием прочности конца клинового индентора, входящего во впадину зуба шириной -0,76 гп. Исходя из этого рациональными диапазонами величин с и Ь являются с 1= (0,9 - 0,11) гп и Ь= (О, 2 - 0,14)т. При этом минимальная толщина упругих консолей на клиновом инденторе, образованная прорезью, составляет - (0,07 - 550,13)гп, Длина прорези 1 определяет усилие обработки. Так как исходя из условия прочности клинового индентора 1Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для упрочнения переходных поверхностей и впадин зубчатых колес.Цель изобретения - повышение качества за счет обработки поверхностей переходных участков впадин крупномодульных зубчатых колес,На фиг. 1 показана схема устройства для обработки впадин зубьев зубчатых колес; на фиг. 2 - схема создания пульсирующего нагружения гидропласта; на фиг, 3 - след режушего инструмента до упрочнения; на фиг. 4 - то же, после упрочнения.Устройство состоит из упругой обкладки 1,наружная поверхность которой выполнена с рифлениями и соответствует профилю обрабатываемой впадины, а внутренняя выполнена эквидистантной профилю клинового индентора 2, Обкладка 1 крепится неподвижно к корпусу 3. Вдоль оси симметрии клинового индентора 2 выполнена прорезь 4, имеющая ширину Н и длину 1 Прорезь 4 открыта в сторону впадины зуба и с противоположной впадине зуба стороны переходит в замкнутую полость 5, Устройство снабжено пуансоном 6, один конец 7 которого имеет Т-образный профиль и входит в полость 5, другой конец 8 имеет трапецеидальную форму, обращенную большим основанием к впадине зуба. Пуансон 6 установлен в прорези 4 с зазором 0,3 - 0,6 мм. В зазоре между торцовыми поверхностями Т-образной части пуансона и полостью 5 размещен гидропласт 9 и 10. Между корпусом 3 и клиновым индентором 2 также размешен гидропласт 11, Полости с гидропластом 9 и 11 соединены (не показано) . Между клиновым индентором 2, пуансоном 6 и обкладкой 1 размещены шарики 12.Экспериментальные исследования по оцен 5 10 5 20 25 30 35" = аГкР Например, при Р= 5,4 кН, 6=00 МПа, Ь= 0,009 мм и а= 201= 0,039 м,При работе устройство вводится во впадину зуба до беззазорного соприкосновения гибкой обкладки 1 с обрабатываемыми поверхностями. На гидропласте 9, 11 и 10 создаются пульсируюшие напряжения, смещенные по фазе (фиг. 3). При нагружении гидропласта 11 пластины клинового индентора 2 взаимодействуют с шариками 12 и гибкой обкладкой 1. При этом вследствие высокой податливости клинового индентора 2 и обкладки 1; а также пластинчатой конструкции индентора выбираются все зазоры между упрочняемой поверхностью и обкладкой и создаются одинаковые удельные давления на обрабатываемой поверхности по длине зуба. Одновременно с этим пуансон 6 вследствие давления на его площадки Т-образного профиля поднимается вверх, расклинивая податливые консольные элементы клинового индентора и создавая дополнительные усилия на обрабатываемой поверхности переходных кривых зубьев.Посля снятия нагрузки с гидропласта 9 и 11 создается нагружение на гидропласте 10, обеспечивающее движение пуансона 6 в направлении дна впадины и его обработку при взаимодействии индентора с шариками, обкладкой и обрабатываемой поверхностью. Амплитуды пульсирующего напряжения подбираются так, чтобы обеспечить одинаковое или любое заданное соотношение удельных давлений при обработке переходных кривых и дна впадины. Затем цикл повторяется до создания требуемой степени упрочнения обрабатываемых поверхностей.На переходной поверхности и поверхности впадины микрорельеф создается за счет отпечатка на них рифлений, нанесенных на наружную поверхность гибкой обкладки. Переходные поверхности и впадины зубчатых колес (фиг. 4) имеют следы от режущего инструмента длиной 1 и глубиной Ь. Усталостная трещина, развивающаяся от такого концентратора напряжений, растет тем быстрее, чем больше размеры концентратора.Образование регулярного микрорельефа на упрочняемых поверхностях зубчатого колеса (фиг. 5) при обработке предлагаемым устройством позволяет разКелить след длиной 1 от режущего инструмента на множество мелких следов длиной 1;. Материал зубчатого колеса на концах следов упрочняется вследствие пластического деформирования так, что рост трещин, развиваю13899 3щихся из таких следов, в длину затруднен, следовательно, уменьшается скорость роста трещин в глубину детали. Разделение следа длиной 1 на части длиной 1; позволяет уменьшить активную длину концентраторов напряжений и создать на обрабатываемой поверхности практически любой рельеф, подбирая его шаг, направление и характер (продольное, поперечное, шахматное) расположения по отношению к обрабатываемому следу от инструмента и тем самым 10 обеспечивая максимальное торможение трещин, Глубина рифлений выбирается больше глубины дефектного слоя зубчатого колеса.Использование устройства позволит исключить влияние колебаний размеров впадин на степень упрочнения и обеспечить значительное повышение долговечности обрабатываемых зубчатых колес за счет создания микрорельефа на переходной поверхности и поверхности впадин. При этом сте пень упрочнения по длине зуба одинакова для различных зубьев одного и того же колеса, а также для различных зубчатых колес. 6 Рмакс о Ь д кФормула изобретения 25 1. Устройство для обработки впадин зубьев зубчатых колес холодным пластическим деформированием, содержащее клиновой индентор, гибкую обкладку и размещенные между ними тела качения, отличающееся тем, что, с целью повышения ка 005 01 02 03 04 05 Об 08 1 0,81 0,89 0,96 0,97 0,98 1 1 Р, МПа 1,с фиг,г Отношение минимальной к максимальной степени упрочнения 0,52 0,74 184чества за счет обработки поверхностей переходных участков впадин крупномодульных зубчатых колес, оно снабжено установленным по оси клинового индентора с возможностью взаимодействия одним торцом с телами качения Т-образным пуансоном, при этом в клиновом инденторе выполнена Т-образная с замкнутым участком прорезь под пуансон, заполненная со стороны Т-образного торца пуансона и замкнутого участка прорези гидропластом, причем толщину обкладки 3, диаметр качения д, длину Ь и ширину Ь прорези выбирают из соотношений:б = (0,4 - 0,5) г 1;г 3= (0,09 - 0,11) гп; Ь= (0,12 - 0,.14) гп,где гп - модуль зубьев;смаке - максимальное расчетное усилие обработки;Ь - ширина прорези клинового индентора;б - допустимое напряжение материала индентора при изгибе;с - угол профиля зубьев.2. Устройство по и. 1, отличающееся тем,что клиновой индентор и пуансон выполнены из одинаковых по толщине пластин,ширина которых кратна диаметру тел качения.Составитель С. ЧукаеваРедактор В. Петраш Техред И. Верее Корректор Л.НатаяЗаказ 1605/2 Тираж 589 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4