Способ изготовления и восстановления зубчатых колес и устройство для его осуществления

(53) 621,771.6.67 Р 42олитехнический 1.Басинюк,(088. ашиноовано осс тую р ленть зубчатыхованием п ла ле15-30рают точ- поро 1,23 шсЬ с:1,2 1,6 ш,разом ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ 1 ТИРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетел ство СССР Р 1235604, кл. В 21 Н 5/00, 1986(57, Изорретение относится к машиностроению и может быть использованопри изготовлении и восстановлениибиметаллических и порошковых зубчатыхколес иел- изобретения - повышениеточности изготовления и надежности.Формг озание нагретой э губчатой рейкиосуществляют из п-.рошк:вой ленты,предварительно печенной при темпера" Изобретение относится к мст,;оению можт быть использгри изготозленли и восстановленибиметаллическчх и порошковыхколес и являешься усовершенствизвестного способа пс основномуавт.св. Р 1235604.Цель изобретения - повышениености иьготовлсния и надежностиковых зубчатых колес,Способ осуществляют следующи туре Т= (0,6-0,8) Т , с остаточной пористостью 15-30%. При этом толщину ленты выбирают из соотношения 1,23 + + 1,5 ш Ь -1,27 + 1,6 ш, где ш - модуль зубьев; Ь. - толщина ленты; 0 толщина зубчатого венца от впадин зубьев до среднего диаметра периодического профиля наружной поверхности ступицы. В процессе накатывания рейки на обод остаточную пористость материала рейки доводят до 2-5% с одновременным окончательным спеканием порошкового материала венца и стыка концов рейки. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит средство для создания окружно- дФ го нагружения при калибровании зубьев. При этом синхронизирующая шестерня установлена с возможностью поворота в окружном направлении относительно С оправки, а дополнительный источник нагрева установлен после накатника Б для соединения зубчатой рейки с ободом колеса. 2 с. и 2 з.п. ф-лы,ласно способу изготовления и ановления зубчатых колес зубча ейку формируют из порошковойпредварительно спеченной при ратуре Т =(0.6-0,8) Т и, где температура плавления металнты, с остаточной пористостью %, при этом толщину ленты выби из соотношениягде 11 - толщина ленты;толщина зубчатого венца отвпадин зубьев до среднегодиаметра периодического про" 5филя наружной поверхностиобода;ш - модуль зубьев,а в процессе накатывания рейки на обод остаточную пористость материала 10 рейки доводят до 2-5% с одновременным окончательным спеканием порошкового материала зубчатого венца и стыка концов рейки при темпе" ратуре (О. 90-0,95) Т н15Рейку накатывают на периодический профиль, выполненный в виде чередующихся выступов и впадин, с высотой выступов 01-0,4 модуля.Температура предварительного спекания (Т) принята равной (0,6- 0.8) Т п (Т- температура плавления металла порошка) исходя из того, 25 что при меньшей температуре зубья рейки имеют недостаточно высокие механические характеристики и снижаются при накатке рейки на обод, а при большей температуре предвари тельного спекания возрастают усилия накатки рейки на обод, что приводит к снижению точности формируемого на ободе зубчатого профиля. Температура окончательного спекания накатанной на обод зубчатои рейки(Т) принята равной (0,9-095) Т , что испючает последующую объемную терморбработку и, как следствие, коробление зубьев после их калибрования. Пористость исходной ленты 15-30% принята исходя гз того, что при остаточной пористости большей 30% зубья рейки имеют низкую изгибную прочность, что приводи. к возрастанию дефектов 45 (трецин и т,п.) при накатке рейки на обод при остаточной пористости мень ше 15% запас пористости уплотняемого объема материала рейки оказывается недостаточным для обеспечения высокой надежности стыков копцов рейки и рейки : ободом. Кроме того, погрешности в толщинах рейки приводят к повышенной нестабильности усилий накат ки рейки на обод и снижению точности зубчатого профиля колеса. Так 55 же не обеспечивается формирование зубчатого профиля рейки исключитель" нс за счет ее уплотнения. При окончательной пористости зубчатого венца более 5% понижена надежность зубьев из-за снижения их изгибной прочности, а для достижения остаточной пористости менее 2% необходииы значительные усилия при накатке рейки на обод и калиброваниизубьев. что приводит к снижениюточности зубчатого профиля.Высота выступов периодического профиля на наружной поврехности ободаопределяется следующим образом. Привысоте выступов менее 0,1 модулянедостаточна надежность сцеплениязубчатого венца с ободом в окружномнаправлении, а при высоте выступовболее 0,4 модуля требуются значительные усилия закатывания материала рейки во впадины обода, что приводит кснижь.нию точности обработки.На фиг.1 показана схема устройства: на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Устройство состоит из гладкоговалка 1 с ребордаии и накатника 2для предварительного профилированиязубчатой рейки, установленных с постоянным межцентровым расстояниеммежду ними накатника 3 для соединения зубчатой рейки с ободом колеса,.установленного на неподвижной оси,сихронизирующей шестерни 4, установленной с возможностью зацепления снакатником 3, оправки 5 для установки обода 6, реборды 7 для создания замкнутого калибра в зоне взаимодействия синхронизирующей шестернис канатником 3. дополнительного источника 8 индукционного нагревавыполненного в виде сектора и установленного за накатником 3 вокругнаматываемого на обод 6 зубчатоговенца 9, средства 10 для созданияокружного нагружения при калибровкезубьев.,Устройство работает следующим образом,Нагретая источником 11 предварительно сп"ченная лента 12 подается взамкнутый калибр между валком 1 инакатником 2. При этом из ленты 12профилируется зубчатая рейка 9 которая подается ь зону взаимодействиянакатника,э с си:,хронизирующеи шес -тр;:)ней Д, Накатник 3 Гинхро+изчрукфщач шестерня 4 и реборда 7 образуютзамкнутый калибр, Рейка 9 при взаимодействии с накатником 3 наматываетсяна ооод 6, имеющий на наружной поверх1 б 06247 кой 9 она уплотняется до пористости2-5%, причем в процессе взаимодейст 5вия пр едвар ит ель но фор мир уе т с я несколько отличный от рейки профильзубчатого венца. При накатке концарейки 9 на обод 6 уплотняется стыкконцов рейки 9. Вращение накатников2 и 3 осуществляется от отдельногопривода (не показан). После накаткирейки 9 на обод 6 она спекается отисточника 8 индукционного нагрева,Одновременно спекаются кочцы рейки.Получаемые в этом случае механические характеристики стыка идентичнымеханическим характеристикам остальной части зубчатого венца, При спекании рейка 9 неразъемно соединяется с ободом 6. По окончании процессаспекания зубчатого венца 9 размыкают силовую связь между оправкой 5 исинхронизирующей шестерней 4 посредством муфты 14, оздают окружной тормозной момент и калибруют зубья сих одновременным охлаждением. Пластическое деформирование поверхностныхэвольвентых слоев зубьев венца обеспечивается за счет проворота на подшипнике 15 синхронизирующей шестерни 4 относительно оправки 5 и напрессованного на ней обода 6.П р и м е р . 11 зготав.ивают шестерни из порошкового .а.,ериала на основе 4железного порогка ПЖ 4".2 ,ГОСТ 9849-74),у которых число зубье: (з, равно 20,модуль (п) - 3 мм,;.и:рина зубчатоговенца (Р) - 5 мм,40В процессе изготовления заготовка6 (фиг,1 и 2), боковая н. в ,; ерхностькоторой имеет нарнод и:.вский профильс высотой выступов 0,6-0,.65 мм, устанавливается на оправке 5, на которойтакже расположена синхронизирующаяшестерня 4. Одновременно в профили,:ующее устройство, сбразованное валком 1 и накатником 2., подается спеченная пр:, 950 С голоса 1 с остаточВ результате получено колесо,точность которого выше точности колеса, полученного по известному способу. 25 45где- толщина зубчатого венца отвгадин зубьев до среднегодиаметра периодического профиля наружной поверхности50и обода фш - модуль зубьев;1 - толщина ленты,а в процессе накатывания рейки наобод остаточную пористость материала 55рейки доводят до 2-5% с одновременным окончательным спеканием порошкового материала зубчатого венца и стыка концов рейки при температуре(О з 90 О э 95) Т рпности периодическии трофиль 13 в виде чередующихся выступов и впадин,При взаимодействии накатника 3 с рейной пористостью 18-20% На входе полоса разогрева:-тся .ндуктором 11, подключенным к генератору ТВЧ (непока.зан), Вследствие того, что спеченная при стносительно гаках температурах цтента имеет низкие физико-механическе и срочпостныз свойств;. формообразование зубчатого пь,:иля рейки происходит исключитс.льна:;а счет уплотнения порошковго материала. Это обеспечивает доста, очно высокую стабильность свойств материала рейки, что в конечном счете создает предпо" сынки стабильности свойств и полученного венца шестерни. Зубчатая рейка подается в закрытый калибр и накат-. ником 3 накатывается на поверхность заготовки, При этом рейка разогревается до температуры окончательного спеокания порошка 1300-1320 С с помощью индуктооа ТВЧ 8. Накатка осуществляется при постоянном окружном нагружении обеспечивающем уплотнение матеУо риала рейки до плотности 96-97 (пористость 4-3%).Далее осуществляется калибрование венца с одновременным его охлаждением до 250-280 С.о Формула изобретения 1. Способ изготовления и восстановления зубчатых колес по авт. св, Р 1235604, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности изготовления и надежности порошковых зубчатых колес, зубчатую рейку формируют из порошковой ленты, предварительно спеченной при температуре Т = (О. 6-0,8) Т рп (где Т рп - температура плавления металла ленты) из порошковых материалов на основе меь талла с остаточной пористостью 15-30% при этом толщину ленты выбирают из соотношения 1,2 1 + 1,5 тпрр М 1,27 8 + 1,6 ш,1606247 Составитель А.Сушкинор М.Петрова Техред Л.Олийнык Корректор А.Осауленк р Заказ 3514 раж 4 Подписное 1 ИИПИ Госу етениям и открытиям при ГКНТ ССГлаская наб., д, 4/5 твенного комитета по из 113035, Москва, Ж, Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарь".на 101 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что калибрование зубьев осуществляют при постоянном окружномнагружении.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что рейку накатывают на периодический профиль, выполненный в виде чередующихся выступов и впадин с высотой выступов 0,1- 0,4 модуля,4. Устройство для изготовления и восстановления зубчатых колес по авт.св. Р 1235604, о т л и ч а ю - , щ е е с я тем, что дополнительный иаточник нагрева установлен после на : катника для соединения зубчатой рейки с ободом колеса, при этом устройство снабжено средством для создания окружного нагружения при калибровании зубьев, а синхронизирующая шестерня установлена с возможностью поворота в окружном направлении относительно оправки для крепления обода.