Инструмент для упрочнения зубчатых колес (его варианты)

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено Об 0581 (21 328790 б/25-27с присоединением заявки Нов(Н) М. Кл.з В 21 Н 5/00 Государственный кпмитет СССР по делим изобретений и открытийА. И, Рагрин, Ю, Д. Харитонов, В. С. Гуревич,";,. В.И, Сысолятин,П.Ф. Богучарский, В.И, Врагов у 1 Л,П,.Давыдов"Г;".:рРостовский ордена Трудового Красного Знамени государственныйуниверситет и Донецкий эксйщвторйый завод(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (ЕГО ВАРИАНТУ)Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве зубчатых колес.Известен инструмент для упрочнения зубчатых колес, выполненный в виде ролика, рабочие поверхности которого смещены относительно оси вра,цения ролика 13Инструмент позволяет осуществлять объемное пластическое деформирование изгибом с регулированием технологической нагрузки.Недостатком инструмента является необходимость сложной дополнительной конструкции установки для согласования режимов и форм инструмента при работе, а сама конструкция инструмента ограничивает его воэможности для улучшения адаптационных и виброакустических свойств зубьев при объемном деформировании изгибом. В процессе работы отдельные участки профиля инструмента. выполняют различные функции и передают различные нагрузки на обрабатываемые зубья. При смещении (эксцентриситете) всех участков, одновременно, происходит изме-. нение работы этих участков в местах их контактирования с зубьями, что не всегда положительно влияет наадаптационные и виброакустическиепоказатели обработанных зубьев.,Так, появляется возможность успешномодифицировать головку зубьев, однако при этом возникает опасность переупрочнения .основания (ножки) зубьев, что приводит в ряде случаев кснижению адаптационных и виброакустических свойств зубьев, так какжесткость материала у основания повышается, а глубина деформированияувеличивается.Целью изобретения является улучшение адаптационных и виброакустических свойств обрабатываемых зубчатых колес при объемном пластическомдеформировании изгибом,Для осуществления поставленнойцели в инструменте для упрочнениязубчатых колес, выполненном в видеролика, рабочие поверхности которогосмещены относительно оси вращенияролика, рабочиЕ поверхности выполне 25 ны с профилем сечения, состоящйм изцилиндрических, эвольвентных и выпуклых радиусных участков, при этомось вращения ролика сбвпадает с осьюсимметрии выпуклых радиусных участ 30 ков и смещена относительно оси сим 986562метрии эвольвентных участков, а высота профиля и выбрана из соотношения (2,26-2,56) е, где п - модульзубьев обрабатываемого зубчатогоколеса,Кроме того, при обработке крупномодульных зубчатых колес с малымичислами зубьев рабочие .поверхностивыполнены с профилем сечения, состоящим из цилиндрических, эвольвентных и выпуклых радиусных участковпрофиля, причем последние выполненыв виде двух дуг сопряженных окружностей, величины радиусов которых выбйраны из соотношения - =1,1-1,5, аЙ,2длины дуг выбраны из диапазона1,: О, 8-1, 5, где й и Р - радиусы, аЬ и Ь - длины дуг выпуклых радиусных участков профиля соответственно.от периферии к оси вращения ролика, 20а эвольвентные участки для обоихслучаев профиля от места сопряженияс цилиндрическими участками выполнены с точками перегиба на длине,равной (0,2-0,5)тт. 25Такое конструктивное исполнениеинструмента с осью симметрии эвольвентных участков, смещенных относительно оси вращения ролика, позволяет повысить адаптационные и виброакустические свойства зубьев, производить заданную модификацию приобъемном пластическом деформированииизгибом без опасности переупрочненияоснования зуба и зон переходных кривых - галтелей. Появляется возможность регулирования, можно получатьразличную по степени деформацию материала по высоте и по длине обрабатываемых зубьев, без дополнительного усложнения конструкции упрочняющей установки.Наличие цилиндрических участковпозволяет при необходимости устранять наплывы металла на вершинахзубьев при деформации, а диапазонвысоты профиля Ь устанавливает оптимальную глубину и степень пластического деформирования материала зубьев,обеспечивающую заданные показателиадаптационных и виброакустических 5 О.свойств зубчатых колес,Так, нижний предел из диапазона высот, равный 2,.2 бп, назначают при калибрующей или выглаживающей обра ботке, когда производят финиширование деталей и требуется только заключительное удаление микронеровностей 1 рельефа профиля зубьев. Уменьшение этой величины ниже значения 6 О 2,2 бщ ограничивается показателями виброакустических свойств, так как инструмент не дает практически ощутимых результатов при обработке зубьевчто приводит к непроизводительным затратам времени при обработке,увеличению числа циклов и т,п.Верхний предел диапазона, равный2,5 бт, ограничен прочностными характеристиками материала обрабатываемых зубьев, увеличение которогоприводит к ухудшению адаптационныхсвойств, Величина пластическогомодифицирования профиля зуба с однойстороны повышает прочность и жесткость зубьев а с другой стороныувеличивает момент изгибающей силы,Увеличение высоты свыше 2, 56 е приводит к резкому непроизводительномуросту технологических усилий, который не пропорционален по эффективности результатам от обработки объемным пластическим деформированиемизгибом с использованием предлагаемого инструмента,Исполнение инструмента с выпуклыми радиусными участками в виде двухдуг сопряженных окружностей позволяет эффективно сочетать упрочняющуюобработку с улучшением адаптационных свойств крупномодульных зубчатыхколес с малыми числами зубьев. В случае большой кривизны профилей зубьев, в сочетании с действием изгибающей нагрузки, два сопряженных выпук"лых радиусных участка позволяет эфФективно испольэовать особенностиобъемного пластического деформирования изгибом, особенно при деформировании тех частей профиля, которыеохватывают зоны переходных кривыхдвух смежных зубьев и дно впадины,В результате наиболее полнореализуются особенности объемного упрочнения для зубчатых колес с малымчислом зубьев, появляются возможностиучета особенностей условий эксплуатации и производства, например, термообработка с закалкой токами высокой частоты с обрывом закаленногослоя в зоне переходных кривых и т,п.,улучшается податливость зубьев и,как следствие, улучшаются показателиадаптационных свойств, снижается шум.Особенность инструмента при исполнении эвольвентных участков, сопрягающихся с цилиндрическими, с точкой перегиба на длине, равной (0,20,5)т от места сопряжения, позволяетпри необходимости осуществить выводверхней части головки зуба (полностьюили частично) из зоны действиятехнологических нагрузок и непосредственного контакта, За счет этогопредотвращается искажение профиляи смятие вершины зубьев, улучшаютсяих виброакустические показатели,чтоособенно важно для зубчатых колесс ограничениями по заострению.Нижнее значение диапазона 0,2 тограничивается числом зубьев обрабатываемого зубчатого колеса порядка 25+35, а также условиями последовательного или частичного профильного модифицирования головок зубьевпри пластическом деформированииизгибом,Верхнее значение диапазона 0,5 впринимают для зубчатых колес с малыми числами зубьев и жесткими ограничениями по заострению,. На фиг.1 показан предлагаемыйинструмент, вид сбоку; на фиг,2то же, поперечное нормальное сечение; на фиг.З -вариант исполненияинструмента для колеса с мальм числом зубьев,Инструмент (фиг.1) представляетсобой ролик с осью вращения (00),профиль которого (фиг,2 и 3) выполнен в виде цилиндрических мЬ(ав) иЕс (Е., ), эвольвентных Ьс(в.,с) ир (У е ) радиусных выпуклых участков(сне ) . При этом ось симметрии (00)эвольвентных участков Ъс(Ьс) и Юе(Яе ) смещена на величину д 0 относительно оси вращения ролика (00), которая совпадает с осью симметриивыпуклых радиусных участков. Высотапрофиля инструмента Ъ устанавливаетсяиз соотношения Ъ:(2,26-2,56)щ, чтопозволяет при постоянной высоте профиля Ъ и одинаковом радиусе вращенияролика осуществить модификацию профиля, переменную по высоте и длинезуба, при одновременном упрочнениис одинаковой степенью деформированияэоны переходных кривых зубьев обрабатываемого колеса,Максимальная величина отклоненияэвольвентных участков определяетсяразностью между одноименными точкамипрофиля инструмента Ь и Ъ,равнаяпо величине ао(ц, и задается иэ конструктивных требований к показателямработы зубчатого колеса,На фиг,З представлен пример исполнения инструмента для зубчатогоколеса с малым числом зубьев. Выпуклые радиусные участки сде выполненыв виде двух сопрягающихся дуг окружностей радиусов й и Р , длина которых равна (, и Ь, а эвольвентныеучастки Ьс и еХ выполнены с точкойперегиба р,Упрочнение зубчатого колеса производят на станках или установкахдля упрочнения следующим образом.Инструмент для упрочнения - роликустанавливают на опоре станка так,что его рабочий профиль оказывается,совмещеннич со впадиной между двумясмежными зубьями обрабатываемого,колеса, сообщают упомянутому инструменту технологическое усилие прижима, обеспечивающее объемное пластическое деформирование изгибом зубьев,Под действием технологического усилия ролик перемещают вдоль зубьевпо всей ширине зубчатого венца..Обработке подвергались зубчатыеколеса, изготовленные из стали 40 Хс термообработкой - закалкой зубьевтоками высокой частоты с обрывомзакаленного слоя, со следующими параметрами: число зубьев 14, модуль10 мм, ширина венца 70 мм,Профиль инструмента для обработкизубчатых колес выполнен со следующими параметрами.1. Величина смещения оси симметрии эвольвентных участков относительно оси вращения ролика 0,15 мм.2. Размеры выпуклых радиусныхучастков:а) радиусы К=40, 1 мм; В=610,1 ммб) длины дуг 1,=2,1 мм; 1,=3,2 мм.3. Общая высота профиля Ь = 25 10,1 мм,4. Наружный диаметр 120 мм5, Посадочный диаметр 40 ик,6. Ширина по оси вращения 45 мм.В результате использования предлагаемого инструмента для обработкизубчатых колес объемнща пластическимдеформированием изгибом по сравнениюс базовым объектом, применяемым впроизводстве, повышается их нагруэочная способность на 25-40, существенно улучшаются адаптационные и виброакустические свойства зубчатыхколес, Это особенно важно для зубча"тых передач, работающих в тяжелых,динамических режимах, при консольномзакреплении колес или больших проги"бов валов, .что характерно, напРимеР,для работы строительно-дорожных машин и транспортных средств. Создание бочкообразности зубьев и их торцовая пластическая модификация позволяют уменьшить шум передачи, снизить опасность кромочного и торцового контакта зубьев при работе,повысить надежность и долговечностьзубчатых колес трансмиссий машин,5 30 35 40 45 50 55 60 65 Аналогичный процесс повторяютпоследовательно для всех зубьев обрабатываемого зубчатого колеса,За счет использования приобработке предлагаемого инструмента существенно улучшаются адаптационныеи виброакустические свойства обработанных зубьев при объемном ластическом деформировании изгибом, появляется возможность деформирова.иязубьев с образованием бочкообразности, торцовой модификации, при необ- .ходимости устраняются наплывы металла на вершинах зубьев, уменьшаетсяопасность переупрочнения материалав зоне основания зубьев и переходных кривых - галтелях,Конкретный пример реализациипредлагаемой конструкции иллюстрируется инструментом для обработкикрупномодульных зубчатых колес трансмиссии экскаваторов типа Э 652 Б, 986562Формула изобретения 1. Инструмент для упрочнения зубчатых колес, выполненный в виде ролика, рабочие поверхности которогосмещены относительно оси вращенияролика, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения адаптационных и виброакустических свойствобрабатываемых зубчатых колес приобъемном пластическом деформировании 10изгибом, рабочие поверхности выполнены с профилем сечения, состоящимиз цилиндрических, эвольвентных ивыпуклых радиусных участков, приэтом ось вращения ролика совпадает 15с осью симметрии выпуклых радиусныхучастков и смещена относительно осисимметрии эвольвентных участков,а высота профиля Ъ выбрана из соотношения (2,26-2,56)п, где п - модуль Язубьев обрабатываемого зубчатогоколеса,2, Инструмент для упрочнения зубчатых колес, выполненный в виде ролика, рабочие поверхности которого 25смещены относительно оси вращенияролика, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения адаптационныхи виброакустических свойств обрабатываемых колес при объемном пластическом деформировании изгибом крупйомодульных зубчатых колес с малымичислами зубьев, рабочие поверхностивыполнены с профилем сечения, состояО(им из цилиндрических, эвольвентныхи выпуклых радиусных участков профиля, причем последние выполненыв виде двух дуг сопряженных окружностей, величины радиусов которыхвыбраны из соотношения в : 1,1-1,5,1а длины дуг выбраны из диапазона2- = 0,8-1,5, где Йи Р 2 - радиусы,а" ),и Ц - длины дуг вйпуклых радиусныхучастков проФиля соответст.венно от периферии к оси вращенияролика.3. Инструмент по пп, 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что эвольвентные участки профиля от местасопряжения с цилиндрическими участками выполнены с точками перегиба надлине, равной (0,2-0,5)в ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 513776, кл, В 21 Н 5/00, от14.01,75 (прототип).Тираж 684ПИ Государственно делам изобрете