Способ упрочняющей обработки зубчатых колес и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЙЯ 1 УЗУО 89 Саоз Соеетских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сви (22) Заявлено 26.01,78 (21) 257 6205/25-2791379/25-27 21 Н 5/02 24 В 39/О вки258 поп.5 рисоединением з Го екиык комитетССР 23) Приоритет 05,80.,Бюл делам изобретении и открытий 3) Опубликовано УДК 621.771.27(088.8) тень 20 45) Дата опубликования описания 30.05,80 72) Автор изобретени В. А, Павловрянский институт транспортного машиностро 1) Заявитель(54) СПОСОБ УПРОЧ УБЧАТЫХ КОЛЕС ИОСУЩЕС Изобретение относится к области обрабютки металлов давленивм и может быть использовано ври упрюиняющей обработчике зубчатых колес.Известен апоооб упрочневия зубчатых колес, который заключаетая в -пом, что обрабатываемый зуб иолеса п 1 рупнюго модуля нодвергают разоцреву токами высокой частоты (ТВЧ) до температуры 980 - 1030 С, резкому охлаждению водяным душем и самоа ппуаку 1.Недостатки этого способа заключаются в том, что поверхностный слой зуба не подвергается термомеханическому воздействию, отовтюму ттолнюстью не ,используются возможности горячей арабо-пки металлов, юбработанные до выоокой пвердостн пабочие поверхности зубьев плюха прирабатываются. Кроме топо, известный апособ имеет малую непроизводительность. Наиболее близким по технической сущнюсти и достигаемому результату из известных к предлоокенному техничеакомуреше- нию является споооб упрсчняющей обработки зубчатых колес, заключающийая в напреве поверхности зубьев токами вьпсокюй частоты с плавньпм изменением темвературы от 650 С на торцах зубьев до 11 ООС в средней части зубьев, пластичесЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИУСТРОЙСТВО ДЛЯ Е 1"О ВЛЕНИЯ,ком деформи 1 ровании зубьев и охлаждении зубьев при вращении внструмента и обрабатьпвавмого колеса 121,Недоста пками данного апюсоба явля ются: малая глубина закалки псверхнсстнюгю слоя (0,15 - 0,3 мм), что ограничивает орйъТенеййе йЖйЖого "бйбооба для абраба пки вьгсоконагруженйих зубчатых колес; слож-востьлриме 1 няемого обюрудювания для 10 выключения и вьпключенил -тока большойсилы в строго" определенное. время и изме- нения его величины цри 1 вефтийальной подаче инспрумента; нввыюская производительность обработки, связанная с необхо димостью вертвкальнюй подачи ивструмента и его смены на зубообрабатывающем ставке или с ктереустанюваой обрабатываемого колеса;,низкая стюйкость деформирующих роликов вслеЖстаие пгмождения20 больших токов через контакт дефориируюппий ролик - ауб,колеса и местного высокого разопрева деформирующего ролика; Маей"й 1 е=зой йМЙКЙпной "пвердости в местахлерЬЪрьгтФйЯйся%Кбфсрмирующих 25 ролйков, что приводит- к"снияйнию йесущей апособности и кщредачи. При даиже"йииинсТуййГкта;с ЗерййкаЖйой подачей и-пвременйюй аидой тока нв границах перекрытия "вкладов обрабопии создаются ЗО зоны оплуака.. Известно также успройспво для уцрочняющей обработки зубчатых колес, содержащее устанавленный на станине инструмент, имеющий два циди 1 ндрических корпусаустановленных на опра 1 ве, деформируюшие ролики, размещенные на корпусе по ьинтовой линии, а также генератср токов высакой часвоты, электричеаки овяза 1 нный с инструментом, и спрейеры 31,Недостатками известного устройства являются малая глубина закаланного слоя (0,15 - 03 мм) в авязи с тем, что при прохоядении элакгричеаксго тока большой плотности через контакт дефориИрующий ролик - ,зуб колеса йонта 1 ктирующая,поверхность деформирувщего ролика нагреваепся до закалочной температуры и частично теряет сваи механичеакие характеристиии; слож 1 несть конструкции, обусловленная наличием электронного прерывателя и регулятора режима источника питания; прохождение электрического тока от тскопрсводящего корпуса к деформирующему ролику произвсдится через щетку ограниченяого .размера, что вызывает чодгорание контакта и ведет к выходу инструмента из строя,Целью изобретения является пезышение пфроизводительности и 1 качества упрочняеиой повархности.Указанная цель достигается за счет того, что колесо условно делят на два участка и обработку ведут одновременно на противоположных учаспках колеса, упрочняя разноименные баксвые новерхнс 1 сти дна 1 метралыно рааполюженных зубьев, на каждом участке создают, последовательно рааположепные зоны обработки и обработку зуба в .каждой зоне ведут при изоляции от соседних зон, причем нагрев зубьев колеса осуществляют по всей щирнне зубьев.С целью расширения темнолоп.ических возможностей путем обеспечения возможности обработки колес различной ширины гюсле охлажЛения:запотаьии о 1 существляют пе 1 рестансакуинструмента 1 по ширине колеса и обрабочку колеса повторяют.Такой способ может быть осущеспвлен устройствсмкоторое сна бжеио индуктором, выполненным в виде апирали, жестко заирепленной на корпусе, при этоы на 1 ружный диаметр опирали и толщина ее витков меныде на 1 руиного диаметра и толщины дефор 1 мирующих ролвкав. Кроме того, оно .набжено кожухом для изделия, закрепленным на станине, разделенным радиальными . перегородками на камеры. Помимо этого, связь генерачщра токов высокой частоты с инструментом выполнена в виде токосъем 1 никдв, раамещенных на корпусе в рабочей зоне индуктара,На фиг. 1 показано устройстао для оеуществления апэсоба упрочняющей обработки зубчатых колес, вид сверху; на фиг. 2 - ,разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по 5 10 15 20 25 30 35 40 стрелке Б на фиг. 2;,на фит. 4 - инструмент в момент обрабожи зубчатоло колеса; на фиг. 5 - разрез В - В на фиг. 4; на фиг. б - вид по стрелке Г на фиг, 4; на фиг, 7 - вариант обработки колеса шириной 500 мм и более; на фиг. 8 - сечение Д - Д на фиг.4.; на фиг. 9 - кожух устройспва.Зубчатое колесо 1, обрабатываемое предлагаемым способом, устанавливают и закрепляют на столе 2 устройства (фиг.1, 2).Устройство иредставляет собой етанину 8 с вертикалыныыи напра 1 вляющимина которых установлен с воэмюжностью,перемещения суппорт 4 с червячной фрезой б, и горизонтальными направляющими, на которых установлен с возможностью перемещения стол 2. Червячная фреза 5 предназначена для,нарезки зубьев на заготовке зубчатого колеса с окснчательным чистозым раз мер ам.На нап(равляющих стола 2 смонтированы две бабки б и 7 с возможностью перемещения в во 1 ризонтальной плоскости. В бабках б и 7 установлены закалочно-деформирующие инструменты 8, которые одновременно обрабатывают разноименные боковые стороны зубьев, расположенные диаметрально.Приводы червячной фрезы б и обрабатываемого колеса 1 осуществляются механизмами, соединенными с электродвигателем 9 через шлицевой вал 10 (фиг. 2).Механизм привода червячной фрезы б (фиг, 1) включает две пары конических колес 11 и 12 и пару цилиндрических колес И для вращения справки (не показана) с насаженной червячной фрезой 5.Механизм привода зубчатого колеса 1 лри обработке его фрезой 5 включает пару: конических колес 14 (фиг, 2), гитару,15 смененных цилиндрических зубчатых колес, шлицевой вал 1 б, фриицион 17 и червячную поредачу 18, Червячное юлеоо передачи 18 соединено с обрабатываемым колесом 1. Панводы (фиг. 1) закалочно-деформирувщего инсцрумента 8 и обрабатьвваеыого колеса 1 осущеспвляются механизмами, соединенными с электродвигателем 19 через гитару 20 сменных цил 1 индричеаких колес и шлицевой вал 21.Механизм привода закалочно-деформи-, рующего инструмента 8 включает две пары коничеаыих колес 22, ионичеакую,передачу 28 и:пахру цилиндричеаких 1 колес 24, соедиленную с опра)вкой 25 закалочо-деформирущего инструмента 8 (фиг. 1, 4).Механизм п 1 ривода зубчатого колеса 1 цри обработке его закалечно-деформирующим инструментом 8 (фиг. 1) включает пару конических колее 2 б, гитару 27 сменных цилиндрических зубчатых колес, фрикцидн 28 и чар(вечную (передачу 18, соединенную с обрабатьпваемыщ зубчатым ке 1 лесом45 50 55 60 65 3 акалочно-дефор(мирующий инструмент 8 состоит из двух цилиндричеаких корпусов 29 и 30 (фиг. 4).Кс".1 пус 29 насажен на сгправку 2 б до упора и заиреплен ат осевых перемещений втулкой. На корпусе 29, вьпполненном из диэлектрика, например текстолита, установлен и закреплен па ои 1 нтовой линии сваренный из листовой мели индуктор 31. Профиль, высота и ширина индуктора берутся из условия сбеапечения га 1 рантированного расчетного зазора между ним и обрабатываемым профилем иолеса.Начала и конец индуктора выпол 1 нены,в виде колец, с которыми кснтактируют токосъемн 1 ики 32 и 33. Пюследние с целью увеличения КПД икдуктора по длине апраничены зоной тп (фиг. 8) и соединены с геяератором ТВЧ (не показаи) "токопроводниками 34 и,35. Внутри индуктора 31 с зазорсм Л на текстолитавой втулке устансвлен но винтовой лавинии мапнитспрсвод 36, предназначенный для оттеснения мапнит,ного потока с внутренней стороны индуктора 31 на анешнюю. Охлаждение индуктода 31 осуществляется змулыаией, поступающей из трубюпровюда 37 через аверления неподвижного кольца 38, герметизированното от впулки салындками 39. Эмульсия проходит про винтовой линии между индукторсм и магнито 1 проводом и по оверлеииям в индукторе 31 и корпусе 29 попадает в сверления кореуса 30. Герметизация корпусов 29 и 30 осуществляется салынлками 39 и,металличеаким щитиом.Корпус 30 с установленньпми на винтовой линии двформирующими,роликаин 40 гюдцружвнен п 1 ружиной 41 так, чтобы между деформирующим ролвком и зубом колеса было создано нео 1 бходимое давление (фиг. 4).На бабках б и 7 (фиг, 1) устаяавленысбоку от корпусов 30 (фиг, 4) кокухи 42, .разделенные,перегородками на три камеры, каждая из которых отделяет 2 - 5 зубьев колеса от остальных в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В первой камере кожух 42 омончщрюван апрейер 43 подачи охлаждающей жидкости для закалки зубьев колеса 1.Охлаждение закалочнодеформирующего инструмента 8 ане рабочей зоны осуществляется через опрейер 44 (фиг. ), п 1 раходящий над иорпусами 29 и 30 и размещенный в претьей камере кожуха 42. Отверстия апрейера 44 выполиены так, чтобы струи жидкости омывали половину ивструмвнтанаходящегося вне завы работы, Такое охлаждение увеличивает орск службы индуктОра и деформирующнх роликов.В средней кальмаре 45 иожуха осущеспвляетая отпуск закаленнопо слоя изделия (фит. 9)П р и м е р, Проводят высоиотемпер атурную обработиу цилиндричеакого лряпаозубого, зубчатого колеса со следующими исходными данньпми: модуль 1,0 мм, числозубьев 38, материал колеса сталь 40 ХН,твердость НВ 190 - 210, ширина колеса5 100 мм,Пс 1 сле установии и заирепления заготовки зубчатого колеса,на столе устройстванадрезают зубыя колеса червячной сднозаходной срезай, Обработку ведут в три про- .10 хада: черно 1 вой, получистовой и чистовой.Число обаротав фрезы при чистовои проходе 60 обlминглубина,резания 1 мм, подача 0,82 ммlоб.Пссле обработии чераячнюй фрезой про 15 филя зубьев запсалс 1 чно-двфсдмцруюсвиеинструменты, установленные по выаоте так,чтобы осевая плоскость оправки проходилачерез середину ширины зубчатого колеса(фиг. 5), подаются в горизонтальной плос 20 кости до входа в зацепление с зубьями обрабатываемого колеса (фиг. 4).Ток, псдаваемый от генератора с частотой 5000 - 15000 Гииндуктирует на поверхности эволывенты эуба а - Ь так. Наибольшая плопность тока наблюдается .на поверхности зволывенты, близко опстоящей отиндуктора, прюнизываемой наибольшимматнитным потакаем. При достаточнюй электричвской мощности (номиналыная мощ 30 ность равна 50 квт) повериность эвольвенты разогреется до закалочной температурыв течение неаколыких секунд, .в даиномслучае за 4 с при вращении иинструмента15 об 1 мин,35 Обрабатьпваемое зубчатое колесо 1,вращаясь со скоростью У, переместит эвольвенту а - Ь, разопретую до темературы неболее 650 С,на торцах и 1000 - ИОО С всредней части в положение а - Ьь где в ра 40 боту вступают деформирующие ролики 40,которые пластичеаки дефозмлруют эвольвенту а 1 Ь с усилием Р, равным 50 -100 кгс. Звольвента а, - Ьы,разопретая до разной темературы по, щирине колеса и в связи с этии двформирсванна,я с раэнюй степенью, при вращенииколеса со скоростью Ъ 1 перемещается в паровую камеру кожуха в положение а - Ь. В это время температура эволывенты в средней части колеса уменьшается до 930 - 950 С, В первой камере коиуха эволывента а - Ь охлаждается, нап(рлмер, водя(ным душем и ее повеохчасть закалывается на мартенаит,При дальнейшем вращении колеса 1 зволывента а - Ь,выходит из первой камеры и во второй каморе повторно разовревается ,эа счет тепла, проникшего,в глубину зуба. Увеличение температуры на по 1 верхности пюзволяет прюизвести отпуск за 1 каленной поверхности. Чтобы вюдпотовить для обрабютии противополюжный профиль зуба, зволывента а - Ь еще раз охлаждается жидкостью в третьей камере коиуха,708940 45 50 в рабачей зоне индуктора 55 Полный цвкл обраббтии колеса, цредставленный ванами (секторами) обрабопки,йзображен на фвг, 3,Обра ботка лратввополоинйх :профилейдйаметралыню раоположенных зубьев осущеспвляепся соотвепственва закалючко-дефармврующими инструментами 8, В ходеабработки профили зуба ттрохюдят следующие секторы, ограниченные углами: а, а -секторы разопрева ТВЧ средней частн колеса до температуры 1000 - .1100 С; Р, р -секторы дефармврования с развюй степеньюэвольвенты зуба роликами; 7, у="секторы закалки; и, р - секторы отпуска зака.ленного слоя; ф ф - секторы охлаждениязубьев иидкостью до температуры 100 С,Для обработки зубьев за один об 1 оротяолеса и получения зуба переменнюй твердости по длвне диаметр 0 закалючно-дефармирующепо ввспрумента выбирается из--- условия нагрева участкасне зуба (фиг,"5) сразной температурой. Температура напрева торцов - колеса,в тсФМках" с и е Вс"бегает650 С, вточке ИЛ 1 ОО С. В цроцеосе,закалки (зона, ограниченная углами у, на. - участ 1 ке ссре образуютсяследующие структуры: торцы колеса - исходная структура1 НВ), точки с и е - мартенсит+ феррит1 НЯС); промежуточные участки междуточкой д и точками си е - мартенсит+ троостит (НЯС), в средней части колеса,точка 4 - мартенсит (НЯС).Напрев учаепка сне (фвг. 5) до разиныхтемператур провсхсднт за очет того, чтоиндуктор в процессе опвбания орофвтязуба наиболее близко папходит к звольвенте в топке 4 удаляясь от эволывенты вточках с и е (фиг, 6),При обработке зубчатых колес швриной500 мм и более, когда диабет закалочводеформнрующего инструмента станспитсядоэолвню болышим, обработку, ведут придвух и более установках инструмента по высоте (фвг. 7), учитывая ари этом;"что накаждой устаноаке инспрумента колесо де лает один оборот и зоны образования-мартенсита не долины накладыватыся друг найругаСледует заметить, что при закалке зубчатого колеса с Осырыки танцами коробление его будет аначительно меньше посравнению с- колесом, зубья- которюго закаливаются на всю длину-,1 Предлагаемый слаоаб уврючняющей обработки зубчатых колес повышает произ вадйтельность обрабопии в два раза, увелнчивает глубвну закалки паверхностногослюя до,2 мм, что поаволяет применятьдавный опююаб для абрабопкивйсю 1 койапруиенных зубчатых колес.Форпиулаизоб 1 рете)ния1; Способуарочняющей обра бощкйзубчатых кюлес, заклвчающийся в нагреве по 8аерхнюсти зубьев таками выоакой частоты с плавным изменением температуры от 650 С на торцах зубьев до 1100" С в средней части зубьев, пластичеоиом деформиро ваянии,зубьев и охлаждевви зубьев при аращении внструмента и обрабатываемого колеса, от,личающийся тем, что, с целью повышения проиаводителввости и качества упрочняемой"йаверхности, колесо условно 10 делят на два участка,и обработку ведутоднавременно,на иротввапюложных участках колеса, упровняя разнавменные боковые поверхности диаметрально,расположенных аубьев, на каждом участке создают 15 последавателвно рааположенные зюны обрабопки и обрабопку зуба в каждой зоне ведут при изоляции от соседних зон, причем напрев зубьев колеса осуществляют пю всей ширвне зубьев.20 2, Способ оо,п. 1, ютличающийся тем, что, с целью расяирення технюлогичеоиих вазмаинастей путем обеспечения воамаиности абработки колес различнюй ширины, после охлаждения заготовки осуществляют нерестановку инспрумента по ыврине колеса и абработку колеса повторяют,3. Успройспво для осуществления опособа по п. 1, содерпкащее установленный на станвне инструмент, имеющий два цилиндричеоких корпуса, установ лениных на апрааке, деформиругощие рюлики, .раамещенные на карцусе по ввнтавой линии, а также генератор- таиав вьпсокой частоты, . электричеоки овязанный с инспрументам, и спрейеры о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оно онабжево вндуктаром, выполненныл в виде опврали, жеспко закрепленной на .корпусе,при этам наружный диамепр опирали и толщина ее витков меньше наружного диаметра 1 и толщины деформирующих ролввав. 4; Успройспво по и, 3, отличающееся тем, что оню снабжено (кожухом для изделия, закреплейным на станине разделенным радиальными перепородками на камеры. 5. Успройспво по 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем,-чтю овязь "генера"пара токов выюоиой частоты с вйсПрументам выполнена в виде такосьемнвков;размещенных на корпусе Источники информации; -првнятые вювнвмание ври экопертизе: 1, Фогель А, А, П)рюмышленное применение токов высокой частоты.М. - Л. Машиноспроение, 1965, с. 51 - )54.602. Автаракое овидетельствю СССР583853, кл. В 21 Н 5102, 1977 (прютотип),3, Автор окюе" овндетельспво СССР 55570440, кл. В 21 Н 5/02, 1976 (прототип),Тип. Харьк. фил. пред. Патен Ротв ора Знказ 578/710 Изд302 Тираж 995НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 одписное открытий