Способ накатки зубчатых колес

(19) 21 Н 5/00, 5/04 5 Е ИЗОБРЕТЕНДЕТЕЯ ЬСТВУ ОПИС ВТОРСКОМУ С(56) Авторское свидетельство СССРМ 963656, кл. В 21 Н 5/02, 18.03,81.(54) СПОСОБ НАКАТКИ ЗУБЧАТЫХ КО(57) Изобретение относится к обработталлов давлением и может быть испольно при изготовлении зубчатыхковнутренним зацеплением. Цель изобния -увеличениепроиэводительностиботки зубчатых колес с внутре зацеплением. Черновую накатку и чистовую обработку зубчатого венца осуществляют эа один проход. Чистовая обработка произвохун и . дится в диапазоне температур 1100-500 С.Скорость остывания заготовки Ч 0 с = (аЧ/ /а 1 (бЙ 47,8, С/с, где а - модуль зацепления, мм; о . - диаметр делительной окружности заготовки при 1100 С; мм; Ч - линейная .скорость. заготовки на диаметре делитель- ЛЕС ной окружности б; а 1 - коэффициент лие ме- . нейного расширения металла заготовки. зова- Способ позволяет уменьшить энергетичеес Ф . ские затраты, связанные с повторным на-. рете-.,гревом заготовки под чистовую обработку, обра. 2 ил.н.ним,Востров, А.В,П Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использова- .но при изготовлении зубчатых колес.с.внутренним зацеплением, .Цель изобретения - повышение производительности обработки зубчатых колес с - .внутренним зацеплением.На фиг.1 изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг,2- зуб внутреннего зубчатого профиля заготовки, расположенный, во впадине между двумя зубьями накатника на калибЩ- . ющем участке в момент начала калибровки осадкой в полугорячем температурном режиме.Заготовку 1 устанавливают в матрице 2 и закрепляют крышкой 3. Накатник 4 содер .жит черновой и калибрующий участки зубча-того профиля, Кавибрующий участок накатника 4 входит в зацепление с эталон,-.ной шестерней 5, закрепленной в матрице;2. Эталонная шестерня 5 имеет модуль и число зубьев, равные модулю и числу зубьев накатываемого изделия. Осевое движение. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР накатника 4 осуществляется механизмом 6 перемещения, установленным на направля-ющих 7. Накатник 4 закреплен на механиз-, ме 6 перемещения с возможностью ф вращения. На направляющйх 7. размещают механизм 8 передвиженйя, Механизм 8 передвижения осуществляет осевое и ради-альное перемещения секторного индуктора 9 относительно заготовки 1 для поддержа-, ния необходимой температуры формируе-мых зубьев. Температура нагрева заготовки, контролируется пирометром 10. Смазочно- охлаждающая жидкость подается механиз-мом 11. Матрицу 2 приводят во вращение вокругсобственной оси, От эталонной шестерни 5 накатник 4 приводится во вращение. Сек торный индуктор 9 нагревает заготовку 1 доковочной температуры. Накатник 4 с помощью механизма 6 передвижения подается в область заготовки 1 и своим черновым зубчатым участком осуществляет накатывание зубьев на заготовке 1. Осевое перемещение накатников 4 прекращают после30 того, как черновой участок зубьев накатника 4 выведен,из контакта с заготовкой 1, а калибрующий участок накатника 4 находит.ся в одновременном контакте с эталонной шестерней 5 и с начерно накатанными зубьями заготовки 1.Осевым и радиальным перемещениями секторного индуктора 9 относительно заготовки 1 обеспечивают требуемую скорость остывания заготовки 1. При взаимном вращении остывающей зубчатой заготовки 1 и накатника 4 происходит непрерывная подача металла зубчатого венца заготовки 1 путем тепловой усадки на калибрующие участки зубьев накатника 4, которые деформируют вершины зубьев начерно накатанного профиля и своими огибающими движениями формообразующих боковых поверхностей перераспределяют металл по высоте заготовки 1, калибруя их в полугорячем режиме,Процесс накатки заканчивается тем, что при температуре заготовки 1, соответствующей нижней границе полугорячего режима обработки, накатник 4 выводят иэ зацепления с зубчатой заготовкой 1; Полугорячий режим является оптимальным для процессов калибровки, Параметры зуба калибрую- щего. участка накатника обеспечивают получение требуемых параметров зуба изделия. Параметры зуба чернового участка накатника соответствуют параметрам зуба калибрующего участка. Однако высота головки йл 4 зуба выбирается иэ расчета получения большей высоты начерно накатанного зуба на величину, обеспечивающую необходимый объем металла для формирования требуемого профиля зуба в процессе калибровки.В процессе охлаждения толщина зуба заготовки уменьшается за счет тепловой усадки металла. При взаимном вращении .впадина накатника приходит в соприкосновение с вершиной зуба, деформируя ее в радиальном направлении и подавая металл в лежащие выше сечения зуба, что увеличивает его толщину и вводит боковые поверхности зуба в.контакт с формообразующими боковыми поверхностями зубьев, которые . при своем огибающем движении формируют требуемый профиль зуба, перераспределяя металл по его высоте. При калибровке исправляются погрешности черновой на,катки, повышаются кинематическая точность зубчатых колес и параметры, характеризующие плавность работы зубьев.На фиг.2 показана высота Ьлк зубьев калибрующего участка накатника.Формула для вычисления скорости остывания заготовки в процессе калибровки зубьев. Требуемую скорость остывания деталипри калибровке зубьев можно определитьиз выраженияТнк - Ткк С (1)остгде Тнк - температура заготовки в моментначала калибрования зубчатого венца(Тнк ==1100 С);Ткк - температура заготовки в момент 10 окончания процесса калибрования зубьев(Ткк = 500 С);1 ост - время остывания детали, с,Ьб10 ст 2, я ф (2) 15калЯкал - скорость подачи деформируемойповерхности заготовки на накатник в. процессе тепловой усадки металла, мм/с;Ь б - разность делительных диаметровзубчатого венка заготовки при изменении 0 температур в диапазоне Тнк - Ткк, мм,Ьб= ат(Т, -Т,)б;б в .диаметр делительной окружностизубчатого венца заготовки при Тнк; .25ат - коэффициент линейного. расширения (усадки) металла, выбирается а зависимости от, материала накатываемогозубчатого венца (3)а= (8,19,4)10 6;б =б(1+ а 1 Ь); (4).б - делительный диаметр зубчатого венца исходной заготовки при 20 оС,.мм;й - разность температур исходной инагРетой заготовок до Тнк,оС;Оптимальную величину единичного обжатия при горячей калибровке зубьев рекомендуется принимать равной ЬЬ==(0,050,1)ти, мм. где в - модуль зацепления накатыааемых зубьев, мм. Выбирают 40 ф =0,075 т.Известно, чтоЯй игде Я - скорость подачи деформируемогометалла заготовки в радиальном направлении;й - число накатников;и - скорость вращения заготовки, об/с.Можно записать при И=1 Я = Ьи и.50. Таким образом, при калибровке скоростьподачи деформируемого металла Якал находится иэ выражения Яклл = 0,075 е, Учиты 1000 Чвая, что и = - б в , где Ч - линейная 55 скорость заготовки на диаметре делительной окружности б, выбирается в зааисимости от накатываемого модуля зацепленияЧ = 0,5,0,13 мм/с, следовательно Яклл =23,9 а ЧбПодставляя укаэанные формулы в (1), получаютЧост =оС/с.ост 2 1Известно, что оптимальная температура нагрева заготовки в йроцессе калибров.ки зубьев Тк = 750770 С. Согласно способу изготовления зубьев подача металла на накатники при калибровке осуществляется за счет усадки остывающего металла заготов ки, Оптимальная температура заготовки Т лежит в середине предлагаемого интервала температур, при котором осуществляется процесс калибрования зубьев от Так. = =1100 С до Ткк = 500 С. При этом температура Тнк соответствует оптимальной темпе-, ратуре заготовки, при которой наиболее полно проходят процессы рекристаллиэации, а Тк - температура, при которой процессы рекристаллизации прекращаютсяП р и м е р, Схема устройства (фиг.1) реализована на двухстоечном карусельном. станке модели ЯКО 8 ИС. К первому супйорту станка крепится накатник 4, а к второму - секторный индуктор 9, Матрица 2 эакрепля ется на столе станка. Производится накатка зубчатой шестерни с внутренним зацеплением, имеющей следующие параметрй число зубьев Е = 126, модуль е = 3;5 мм; угол профиля а 28 С, коэффициент высоты.головки зуба Ьа = 0,95, коэффициент радиального зазора Со = 0,2. коэффициент смещения Х = О, Кольцевая заготовка имеет наружный диаметр 491,0 мм, внутренний 441,0 мм, ширину венца 60 мм; Материал заготовки - сталь 18 ХП. Параметры зубьев чернового и калибрующего. участков накатника равны и обеспечиваюттребуемую форму эвольвентных зубьев накатываемвй шестерни. Исключение составляет высота 40 головки зубьев, Для чернового участка зуба накатника она равна Ьач = 1,35 в, а для калибрующего участка пзк =. 1,15 в.Выбор параметров чернового и калиб-. рующего участков накатника позволяет се эдать в начале процесса калибровки радиальные зазоры между зубьями заготовки и накатника, а затем осадкой вершины зубьев заготовки осуществить калибровку зубчатого профиля. Температура заготовки 50 при черновой накатке и в начале калибровки1100 С, а в момент окончания процесса калибровки зубьев 500 оС. При калибровании зубьев заготовки скорость отвода секторного индуктора от изделия выбирается иэ условия обеспечения скорости остывания обрабатываемой поверхности, равнойЧост=47 Ягп Ч 47,83,5 0,27ат(б ) 8,7 10 445,1)+ 8,7101080) . 445,1 мм.Использование предлагаемого способа позволяет . повысить производительность обработки и уменьшить энергетические затраты, связанные с повторным нагревом заготовки под чистовую обработку.Формула изобретения Способ накатки зубчатых колес, при котором производят последовательную обработку, включающую нагрев заготовки, черновую накатку зубчатого венца с. высотой профиля зубьев, превышающей требуемую,.и его последующую чистовую обработку путем усадки, при этом чистовую обработку осуществляют в полугорячем тепловом режиме с использованием температуры конца черновой накатки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности обработки зубчатых колес с внутренним зацеплением, черновую накатку и чистовую обработку зубчатого венца осуществляют ээ один проход, при этом полугорячий тепловой режим выбирают в диапазоне температур 1100 - 500 С с обеспечением скорости Чо,т остывания, равнойЧрст =47,8, . С/с,( 2где тп - модуль зацепления, мм;б - диаметр делительной окружности заготовки при температуре 1100 С, мм:Ч - линейная скорость загдтовки на диаметре делительной окружности б;ат - коэффициент линейного расширения (усадки) металла заготовки.1710174бЬг ЯСоставитель Ж. Соколова Редактор И. Шулла ТехредМ.Моргентал Корректор А. Осауленк аэ 292 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101