Способ изготовления зубчатых профилей типа звездочек цепных передач

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление зубчатого венца звездочек цепных передач. Сущность изобретения: подогрев зубьев в процессе деформирования и промежуточную остановку подачи накатников осуществляют в момент касания заготовкой реборд накатников, при этом продолжительность промежуточной остановки подачи определяют временем подогрева зубьев заготовки до температуры ковки. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к накатке зубчатых профилей, и может быть использовано при изготовлении зубчатого венца звездочек цепных передач.

Известен способ горячей накатки, реализованный в стане для накатывания зубчатых профилей [1], при котором нагретую в индукторе заготовку подают на позицию накатки, накатывают на ней зубья, пускают в индуктор, где в случае необходимости подогревают и затем закаливают водяным душем из спрейера.

Недостатком известного способа является отсутствие подогрева заготовки непосредственно в процессе деформирования, что ухудшает условия пластичности металла, а следовательно, и качество изделия.

Наиболее близким к изобретению является способ прокатки зубчатых профилей, при котором производят пластическое деформирование нагретой заготовки путем радиального внедрения зубьев накатников в наружную поверхность заготовки с промежуточной остановкой подачи накатников после начала внедрения, с последующим формированием полного профиля зубьев на скорости рабочей подачи и калиброванием зубьев [2].

Недостатком известного способа является невозможность его использования при накатке зубьев звездочек, где устойчивое деление на требуемое число зубьев осуществляется не на 0,05-0,1 оборота заготовки и момента внедрения зубьев инструмента в заготовку, как у зубчатых колес, а за 1-2 оборота заготовки, когда произошло касание заготовкой реборд инструмента.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение качества изготовления звездочек цепных передач за счет улучшения условий формообразования.

Это достигается тем, что в известном способе накатки, при котором производят пластическое деформирование нагретой заготовки путем радиального внедрения зубьев накатников в наружную поверхность заготовки с промежуточной остановкой подачи накатников после начала внедрения, последующим формированием полного профиля зубьев на скорости рабочей подачи и калиброванием зубьев, согласно изобретения подогрев зубьев в процессе деформирования и промежуточную остановку подачи накатников осуществляют с момента касания заготовкой реборд накатников, при этом продолжительность промежуточной остановки подачи накатников определяется временем подогрева зубьев заготовки до температуры ковки.

Специфической особенностью формообразования зуба звездочки является наличие двух зон: зоны набора толщины венца и зоны роста зуба. Формирование зон происходит неодновременно. Венец начинает набираться сразу после внедрения зубьев накатников в заготовку, при этом уширение венца осуществляется до момента касания заготовкой реборд накатников (в направлении оси ординат). Затем уширение приостанавливается и венец окончательно формируется в направлении оси абсцисс на всю величину зоны набора венца. Рост же зуба в отличии от венца происходит только после касания заготовкой реборд накатников в направлении оси абсцисс.

Таким образом, с моментом касания заготовкой реборд накатников связаны два процесса: рост зуба с формированием его вершины и окончательный набор венца. На эти два процесса большое влияние оказывает пластичность металла нагреваемой зоны. После нагрева заготовки ТВЧ перед началом накатки до температуры 1050...1100^оС начинается интенсивная теплоотдача с ее поверхности, причем скорость охлаждения составляет 60...100^оС/с. С началом деформирования к теплоотдаче в окружающую среду и вглубь заготовки прибавляется теплопередача в накатники и смазку. Эта теплопередача достигает максимума с момента касания металлом заготовки реборд накатников, так как в этом месте наибольшая площадь контакта заготовки с накатником. Происходит значительная потеря тепла в этой зоне.

В то же время, с другой стороны, геометрия зацепления звездочек такова, что с уменьшением их шага резко уменьшается объем металла в области вершины зуба. Так, если в торцовом сечении звездочки с шагом 15,876 мм ширина зуба у основания равна 8,84 мм, а на вершине 4,6 мм, то у звездочки с шагом 12,7 мм эти размеры соответственно 4,9 мм и 2,60 мм. Это приводит к тому, что у мелкошаговых звездочек помимо общего падeния теплосодержания, ухудшающего пластичность металла, имеют место трудности с заполнением гравюры накатников, формирующей вершину зуба звездочки, и в зоне набора венца.

Для поддержания пластичности металла заготовки необходим его подогрев. Учитывая описанную специфику формообразования зуба и венца звездочки, целесообразно подогрев осуществлять на завершающей стадии накатки после касания заготовкой реборд накатников.Для устойчивого формирования вершин зубьев/преимущественно мелкошаговых звездочек/и снижения возможных погрешностей первоначального деления заготовки на требуемое число касания заготовкой реборд накатников во время подогрева осуществлять промежуточную калибровку при неизменном межцентровом расстоянии между заготовкой и накатником. В этот период происходит нагрев зубьев до температуры 850...950^оС, что делает металл достаточно пластичным для заполнения гравюры накатника и формирования симметричного профиля зубьев. Кроме того, появляется возможность улучшать кинематическую точность формируемых на стадии деления зубьев за счет постоянства межцентрового расстояния в условиях достаточной пластичности металла заготовки.

Описываемый способ изготовления зубчатых профилей типа звездочек цепных передач, обеспечивая подогрев зубьев в процессе деформирования и промежуточную остановку подачи накатников в момент касания заготовкой реборд накатников, улучшает заполнение гравюры накатника и форму профиля вершины зуба, кинематическую точность зубьев, что способствует повышению качества изготовления звездочек цепных передач.

В предлагаемом способе изготовления звездочек накатка осуществляется на станах с вынесенной позицией нагрева, когда нагрев заготовок осуществляется в кольцевом индукторе, а подогрев в зоне накатки осуществляется с момента касания заготовкой реборд накатников.

На фиг.1 показано накатывание зубьев звездочки шагом t = 12,7 мм, с числом зубьев z = 36, без подогрева и промежуточной остановки подачи накатников; на фиг.2 - накатывание зубьев звездочки шагом t = 12.7 мм с числом зубьев z = 436 с подогревом и промежуточной остановкой подачи накатников.

Предлагаемый способ накатки звездочек осуществлен на стане СНЗ-2М конструкции ГПО "РостНИИТМ" с вынесенной позицией нагревa заготовок. Диаметр заготовок 151 мм, число зубьев накатника z = 96, скорость первой рабочей подачи v₁ = 4 мм/с, скорость второй рабочей подачи v₂ = 0,7...1,2 мм/с. Из общего числа заготовок составлялось две партии по 15 заготовок в каждой. Первая партия обрабатывалась по следующей технологии. Заготовка нагревалась в кольцевом индукторе на вынесенной позиции в течение 20...22 с до температуры 1100...1150^оС, затем шибером стана подавалась на позицию накатки, где накатывалась в представленных выше режимах. После обработки звездочка подвергалась замерам и визуальному контролю.

Как видно из фиг. 2 отсутствие подогрева в процессе деформирования и промежуточной остановки подачи накатников с момента касания заготовкой реборд накатников приводит к плохому формированию головки зуба (полностью не заполняется калибр инструмента), а погрешность шага составляет 0,2-0,3 мм.

Другая партия заготовок накатывалась следующим образом. Заготовка нагревалась на вынесенной позиции до температуры 1100...1150^оС в течение 20... 22 с, а затем шибером подавалась на позицию накатки. Сходящиеся накатники начинали формировать зубчатый профиль на скорости v₁ = 4 мм/с, через 6...7 с после начала внедрения накатника происходит касание заготовкой реборд накатника. Реле времени дает команду на остановку радиальной подачи накатников и включение секторного индуктора ТВЧ. При этом пирометр, установленный в зоне прокатки, измеряет температуру нагрева заготовки по излучению.

В это время валки обкатывают заготовку при постоянном межцентровом расстоянии. Спустя 10...11 с, когда температура на зубьях достигнет величины 850. . . 900^оС, пирометр вырабатывает команду на отключение нагрева ТВЧ и включение второй рабочей подачи валков со скоростью v₂ = 0,9 мм/с. Происходит формирование головки зуба и окончательный набор венца. После завершения сближения накатников происходит окончательная калибровка зубьев звездочек.

Как видно из фиг. 3 заполнение вершины зубьев нормальное. При этом погрешность шага зубьев звездочек уменьшилось и находится в пределах 0,12.. .0,15 мм.

Таким образом, подогрев зубьев перед заключительной стадией деформирования и промежуточная остановка подачи накатников благоприятно сказываются на процесс формообразования, улучшает заполнение калибра и кинематическую точность изделия.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПРОФИЛЕЙ ТИПА ЗВЕЗДОЧЕК ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ, при котором проводят пластическое деформирование нагретой заготовки путем радиального внедрения зубьев накатников в наружную поверхность заготовки с промежуточной остановкой подачи накатников после начала внедрения, с последующим формированием полного профиля зубьев на скорости рабочей подачи и калиброванием зубьев, отличающийся тем, что промежуточную остановку подачи накатников и подогрев зубьев осуществляют в процессе деформирования в момент касания заготовкой реборд накатников, при этом продолжительность промежуточной остановки подачи накатников определяется временем подогрева зубьев заготовки до температуры ковки.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПРОФИЛЕЙ ТИПА ЗВЕЗДОЧЕК ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ, при котором проводят пластическое деформирование нагретой заготовки путем радиального внедрения зубьев накатников в наружную поверхность заготовки с промежуточной остановкой подачи накатников после начала внедрения, с последующим формированием полного профиля зубьев на скорости рабочей подачи и калиброванием зубьев, отличающийся тем, что промежуточную остановку подачи накатников и подогрев зубьев осуществляют в процессе деформирования в момент касания заготовкой реборд накатников, при этом продолжительность промежуточной остановки подачи накатников определяется временем подогрева зубьев заготовки до температуры ковки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2