Способ упрочняющей обработки зубчатых колес и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>737089

Саоз Соеетских

Социалистических

Республик

ЬПТБ

Ф

i (61} Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.01.78 (21) 2576205/25-27 (51) М,Кл г В 21 Н 5/02

В 24 В 39/00 с присоединением заявки № 2591379/25-27

Государстоекиый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет 28.03.78 по п. 5 (43) Опубликовано 30.05.80.,Бюллетень № 20 (53) УДК 621.771.27 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.05,80

В. А. Павлов (72) Автор изобретения — — Ф

Брянскии институт транспортного машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ

ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

- . - ---- —.— — "= 2

Изобретение относится к области о б рабютки металлов да влением и может быть использовано ари уп рочняющей обработчике зубчатых колес.

Известен iaIIolooi6 уп р,очн ения зубчатых колес, который за ключаетая в -пом, что обрабатываемый зуб иолеса торупнюго модуля нодвергают разот1реву 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, птюэтюму ттолнюстью He,èciIIoëI çóþòcÿ возможности горячей абра»бю:пки металлов, ю бработаиные до выаокой пвердостн пабочие поверхности зубьев плюха прирабатываются. Кроме топо, известный апособ имеет малую щраизводительно,сть.

Наиболее близким по технической аущнюсти и достигаемому lpesyabI any из известных IK предложенному техн|ичеако му решению является спооо б уп рсчняющей обрабюпки зубчатых колес, заключающийая в на преве отове рхноати зубьев тока ми tBbIlcoкюй ча стоты с плавньпм изменением темвературы от 650 С на торцах зубьев до

1100 С в средней части зубьев, пластичес,ком деформи1ровани и зубьев и охлаждении зубьев IIlpH вращении HlHcTipfмента и обрабаты ваемого колеса (2).

Недостапками данногю апюсюба явля5 ются: малая глубина sazaлки псверхнсстногю iuIoH (0,15 0,3 мм), чтю апраничивает ттрйменейие 3ЖйЖюго сййиоба для юбра бо пки вьгсоконагруженних зубчатых IKoJIec; сложIHoicTi, лриме1няемогю юбюрудо вания для

10 выключения и выключения тюка большой силы в строго" определенное. время и изменения его величины цри вефтийалЬной подаче HIHñïðóìåíòà; невыюокая .производительность обра ботк и, связанная с необхо15 зримостью вертикальной подачи ин струмента и его смены на зубообрабатывающем стаеке или с стереуста нювксой о брабатываемого колеса;,низкая стюй ко сть дефо рмиюующих роликов всле стаие измождения

2О больших токов через контакт дефориирующий ролик — ауб,колеса и гмеютнюпо высо кого разопрева деформирующего ролика; налИЧт1е= зон" йФПЙКЙтн ой "пвердости в местах "IIeip6EpEFRN -ИййЪ - деформ ирующих роликов, что приводит к снижению IIecyщей апособности и пщредачи. При даиже йии инсТфуййГкта ;сЗер ИекаЖной подачей тт - iIrepeeelHHloH аилой така на границах перекрытия " елков обра бо итси создаются зо зоны оплуака.

737089

50

60

1 (фиг. 2).. Известно также успройспво для уцрочняющей обработки .зубчатых колес, содержащее уста навлен ный IHB станине инструмент, |имеющий два цили1нд ричеаких корпуса, Установленных íà o!IIIPajBe, дефо РмиРУюшие ролики, размещенные на корпусе по ьинтавой линии, а та кже генераTolp то ков вы сокой частоты, элакпричааки ов яза1нный с инструментом, и спрейеры I3).

Недостатками известного устройства являются малая глубина за калан ного слоя (0,15 — «0,.3 мм) в авязи с тем, что IIjpH п рохождении элакгричеаксго тока большой плотности через контакт деформирующий роли к —,зуб колеса контактирующая,поверхность дефо рми рующего ролика нагреваепся до закалочной температуры и частично теряет свои механические характериcTHIKIHj слож нссть конструкции, обусловлен ная наличием электрон ного прерывателя и регулятора режима HjcToчника питания; п рохождение электрического то ка от тскоп ро водящаго Ko p!IIyca к деформирующему ролику IIpjo IIBIBlggHTcH через щетку огра ничендого .размера, что вызывает чодгорание контакта и ведет к выходу инструмента из строя.

Целью изобретения я вляет ся пе|зышеHHP. TIjpOH3IBOjBHTCJIbjHjGCт И И КаЧЕСтВа унрОЧняеиой .по вархности.

Указан ная цель достигается за счет того, что колесо услс вно делят на два участка и обработку ведут однов рамен но на п роти вопол ожных уча спках колеса, yjrqpjoHняя разноименные бакcIBbIB новерхнс1сти дна1мепралыно рааполюжен ных зубьев, на каждом участке создают,последовательно рааположепные зоны обработки и обра ботку зуба !В .каждой зоне ведут при изоляции от соседних зон, IIIlplHj98M на гре в зубьев колеса осущеспвляют по всей ширнне зубьев.

С целью ра сширен ия темнол оп.ических в озможностей путем о бе спечения возможности обра боTIKH:Koëåñ различной ширины после охлаждения:за потааии осуществляют пе ре стансвку инструмента 1по ширине .колеса и обра бопиу колеса повторяют.

Тапирой способ может быть осущеспвлен устройством,,которое сна бжеиб HIHgyIn oipovI, выполненным в виде апирали, жестко заирепленной на корпусе, пр,и этом на1ружный диа мепр апи рали .и толщина ее ви"пков меныпе на руж ного двамепра и толщины дефор1мирующих (pjoJIIHIKCIB. Кроме то|го, IOHo набжено кожухам для изделия, закрепленным на станине, разделенным радиальными . перегородками на камеры. Помимо этого, связь генератора ToIK0B высокой частоты с инструментом выполнена в виде токосъем1ников, ра змещен(ных íà IKojp!IFfcc !B рабочей зоне индуктора.

На фиг. 1 показа но успрой спв о для оеущеспвлен ия aIIolooj6B упрочняющей обработки зубчатых колес, вид сверху; на фиг. 2— ,paalpca А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид по

40 стрелке Б на фиг. 2;,на фит. 4 — инструмент в момент обра бопки зубчатого колеса; на фиг. 5 — разрез  — В на фиг. 4; на фиг. б — вид IIIIO стрелке Г IHa фиг, 4; на фиг. 7— вариант обработки колеса шириной 500 мм и более; на фиг. 8 — сечение Д вЂ” Д на фиг.

4.; HB фиг. 9 — кожух успройспва.

З убчапое колесо 1, обрабатываемое предлагаемым способом, устанавливают и закрепляют на столе 2 устройства (фиг.

1, 2).

Устр ой спво и!редстйвляет собой CTBIHHHv

8 с BgpTHIKBJIblHbI!MH lHBIIIlpaIBJIHIOIIIHIMIH,;на которых установлен с IBosìoæjíocòbþ,ïåðåìåщения суппорт 4 с червячной фрезой 5, и горизонтальными направляющими, на которых установлен с возможностью перемещения стол 2. Червячная фреза 5 предназначена для,на резки зубьев на заготовке зубчатого колеса с о кс нчательным чисто зым раз.мерам.

На нап ра вляющих стола 2 смонтированы две бабки б и 7 с возможностью перемещения в то1ризонтальной пл|осиости. В бабках б и 7 установлены закалочно-деформирующие и нст рументы 8, которые одновременно обрабатывают разноименные боковые стороны зубьев, расположенные дна.метр альп о.

Приводы червячной фрезы 5 и обрабатываемого колеса 1 осуществляются механизмами, соединенными с электродвигателем 9 через шлицавой вал 10 (фиг. 2).

Механизм привода червячной фрезы 5 (фиг. 1) включает две пары конических колес 11 и 12 и IIIB!py .цилиндрических колес и для вращения o!IIjpajBIKH (не показана) с насаженной червячной фрезой 5.

Механизм п ри всда зубчатого коласа 1 л ри обработке его фрезой 5 включает пару: кс нических колес 14 (фиг, 2), гитару,15 сменных цилиндрических зубчатых колес, .шлицевой IBBJI 1б, фриицион 17 и червячную передач!у L8. Червячное юлесо передачи 18 соединено с oбра батываемым колесом 1. Пан воды (фиг. 1) за калочно-деформирующего инструмента 8 и обрабатываеыого коласа 1 осущеепвляются механ измами, соадинен ным и с электродвигателем 19 через гитару 20 сменных цилвндричеаких колес и шлицев ой вал 21.

Механизм Привода за калочно-дефоp!MH-, р ующего инструмента 8 включает две IHalpbI що ничеаыих колес 22, ио ничеакую,передачу

28 и IIajpy цил и н д р и чеаких колес 24, соеди- ленную с о пра вкой 25 закалочо-деформирущего и нструмента 8 (фиг. 1, 4).

Механизм п1р и в ода зубчатого KOJIeca 1 цри обработке его за калочно-деформирующим инспрументом 8 (фиг. 1) включает пару конических колее 2б, титару 27 сменных цилиндрических зубчатых колес, ф|рикIIjHoIH 28 и червячную передачу 18, соеди ненную с обрабатьпваемыи зубчатым колесом

737О89

3акал1очно-дефор(мирующий инструмент

8 состоит из двух цилиндричеаких корпусов

29 и 80 (фиг. 4).

К;.;1п ус 29 насажен на ссправку 2!5 до упора и заирсплен от осевых перемещений втулкой. На ко рпусе 29, вьпполненном из диэлектрика, например текстолита, установлен и закреплен по винтовой линии сва ренный из ли стовой меди индуктор 81.

Профиль, высота и ширина индуктора берутся из условия сбеапече ния гара нтированного расчетного зазора между ним и обрабаты ваемым п ро филем иолеса.

Начало и конец индукто ра выпол1нены B виде колец, с кото рыми кс нта ктируют то|косъемники 82.и 88. П оследние с целью увеличения КПД иидуктора по длине опра ничены зоной mn (фиг. 8) и соединены с reiHepàIIolðoì ТВЧ (не lIIlo!KBI33IH) "покопроводниками 84 и 85. Внутри и нд уктора 31 с зазором Л íà TBK!cTQJIHTQIBой втулке уста нсвлен о IBHlHTolBQH лавинии мапнитспровод 86, предназначенный для оттеснения мапнит,ного потока с в нутренней стороны индуктора 81 на инеш нюю. Охлаждение и ндуктора

81 о существляется эмульсией, поступающей из труб о п ров ода 87 через аверления неподвижного кольца 88, герметизированното от втулки салыникаажи 89. Эмульсия п роходит

llIo винто вой л|инии между H!Hlr,QKToрсм и магнито про водом и по оверлеи и ям в ивдукторе 81 и корпусе 29 попадает в сверления

zolplIIlyca 80. Герметизация KoipmyicoiB 29 и 80 осуществляется салынлками 89 и,металлическим щитиом.

KoiptIIyc 80 с установленньпми на винтовой лин ии дефо рми рующими,роли каин 40 гюдпружинен п1ружиной 41 так, что бы между деформирующим роликом и зубом колеса было создано нео1бходимое давление (фиг. 4).

На бабках б и 7 (фиг, 1) установлены сбоку от ко р пусо в 80 (фиг. 4) кожухи 42, .разделе нные;перегородками на три камеры, (ка?кдая из которых отделяет 2 — 5 зубьев колеса от о стальных в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В первой камере кожух 42 смонтирован апрейер 48 подачи охлаждающей жидкости для закалки зубьев колеса i1.

Охлаждение за калочно деформирующего инструмента 8 ане ра бочей зоны осуществляется через оп рейер 44 (фиг. ), п1роходящий над иор пуса|ми 29 и 80 и;размещенный в третьей .камере кожуха 42. Отверстия ап рейера 44 вы полнены так, чтобы струи жидкости olMBIIBBJIH половину иистру мента,,находящегося вне 3olHbr ра боты.

Такое охлаждение увелич и вает орск службы индуктора и деформирующнх роликов.

В средней кальмаре 45 иожуха осущеспвляетая отпуск за кален нопо слоя изделия (фиг. 9)

П р и.м eip. Про водят высоиотемпературную обра ботиу цили ндричеако го лрямозубого,зубчато го колеса со следующими исходными данны|ми: модуль 1,0 мм, число зубьев 38, материал колеса сталь 40ХН, твердость НВ 190 — 210, ширина колеса

100 мм.

Пс1сле уста но вин и заирепления заготовки зубчато го колеса,на столе устройства на(резают зубья колеса червячной с,тпозаходной ф рез ой. Обра б отку ведут в три п ро10 хода: черена вой, по лучистовой и чистовой.

Числ о o!r?otpoTOIB фрезы IIlpH чисто вам lIIpoходе 60 об1мин,,глубина,резания 1 мм, подача 0,82 ммl об.

После обрабо"пии че раячвой фрезой ïlðo15 филя зубьев .заиалсчно-дефсдмцрующ ие инст(рументы, уста новленные по выаоте так, чтобы осевая плоскость оправки проходила через середину ширины зубчатого колеса (фиг. 5), подаются в горизонтальной плоскости до входа в зацепление с зубьями обрабатываемого колеса {фиг. 4).

T;«.. псда ваемый от генератора с частотой 5000 — 15000 Ги„индуктирует на поверхнюсти эволывенты .з1уба а — b так. Наибольшая плопность тока наблюдается .на поверх н о сти зволывенты, близко отстоящей от индуктора, пploHHзы в аемой |наибольшим

MBT!HlHTHbIiM lrIovoIKolM. llllPH Достаточной электричес кой .мощности (номиналыная мощ30 ность ра вна 50 квт) .по вериность эвольвенты разогреется до закалочной температуры в течение неаколыких секунд, .в QBIHHoM случае за 4 с п ри в ращении и инструмента

15 об1мин.

35 Обрабатьпваемое зубчатое колесо 1, вращаясь со скоростью V, переместит эвольвенту а — b, ра зо гретую до темературы не более 650 С,на товарцах и 100i0 — ИОО С в средней части в положение а — bi, где в ра40 боту вступают деформирующие ролики 40, которые пластически дефозмлр уют эвольвенту ai bi с усилием Р, равчым 50—

100 кгс.

Звольвента а,— bo p!alaoir-peTBII до разной темерату ры lIIQ, ширине колеса и iB связи с этим деформи рова н на,я с рази ой степенью, при вращении колеса со скоростью Vr перемещается в первую камеру кожуха в положение а — b. В это время температура эволывенты в средней части колеса уменьшается до 93 0 — 950 С. В первой камере кожуха эволывента а — b охлаждается, нап|рлмер, водяным душем и ее поверхчо|сть закалывается на ма ртеноит, При дальнейшем вращении колеса 1 эволывента а — Ь;выходит из первой камеры и во второй камере повто р но разовревается

:эа счет тепла, проникшего,в глубину зуба.

У величение температуры на по1верхно сти

lIIIO3BOJMeT lIIlplOHl3lBBCTH отпуск за|каленной пове рхн о сти. Чтобы водпоpoBHTb для обраб(отии IrpoTlHIBQIIIQJIIQ?Kный профиль зуба, эвольвента а — b еще раз.охлаждается жидкостью в третьей 1камере коиуха.

7089 ..

3Q

45 в рабочей зоне инду(ктора

55 (Полный цвкл o(6(pa(6oTK(H=Koireca,= цредставленный эона(ми (сектора(ми) обрабопки, изоб(ражан на фвг. 3.

Обработка пт(ратввс(полосных :профилей дйаметралыню рааположанных зубьев оеущеспвляепся соотвепст(венво за(калючно -деф(армвр(ующими вн(струментами 8. В ходе обработки л р(офили зуба тт(рох(одят следую""" — "щие секторы, ограниченные углам(и: а, а — секторы разопрева Т ВЧ с(редней части колеса до температуры 1000 — 1100 С; р, P — секторы дефар(мвровании ic (разной степенью эвольвенты зуба роликами; 7, ч = - секта ры закалки; ср, р — секторы отпуска закаленного слоя; ф (р — секторы охлаждения зубьев жидкостью до там(пературы 100 С.

Для обработки зубьев за один об(о(рот яолеса и нол(у(чевия зуба (переменной твердости (по длвне диаметр D закалючно-деф(орм(и р(ующепо ввструмента вьпби(рается из — — — условия нагрева участка cde зуба (фиг."5) с разной температурой. Температура напрева Topiqo(s- колеса,в точ(ках- с и-e:,т,"с",.вгает

650 С, iB òîæêå d(1(1ÎÎ С. В ййроцессе (закалки (зона, ограниченная углами у, т>) на — у(часттке cde образуются следующие cTipPJ Kтуры: торцы колеса — исход(ная структура (HB 250), точки с и е — мартенсит + феррит (НЯС-25), промежуточные участки между точкой d и точками с и е — мартенсит + троостит (HRC-50), в средней части колеса, точка d, — мартенсит (HRC-62).

Нагрев уча(спка cde (фиг. 5) до разных температу(р провсхсднт за (ачет того, что индуктор в йтрацассе опи(бан(ия н(рофиля зуба наиболее близ ко (пс(дходит к эвольвенте в точ(ке d, удаляясь от зволывенты в точ(ках с и е (фиг. 6).

П(р и абра(ботке зубчатых;колес ши(риной

500 мм и более, (когда диа(мет(р за калочнодефс(рмнрующаго инструмента становится д(аэолыню болышHIM, обработку, ведут iII(pH двух и более установках инструмента по высоте (фвг. 7), учитьпв ая пт(р и этом; что на каждой установ(ке инспрумента (колесо де лает один оборот и зоны образбвания мартан сита .не долж(ны на(кла(дьпватыся друг на йруга.

Следует заметить, что при закалке зубчатого колеса с

Ф оп(мула из(о(6(ре те(ния

1; С(пособ уарочняющей ю(б(раба(йкй зубчатых кюлес, .за(клю(чающийся в нагреве (rro юв-=-=" -:- = -= -" - - - -

8 верхнюсти зубьев токами въпаакой частоты с плавным изменением температуры от

650 С ппа торцах зубьев до 11i00" С в средней части зубьев, птластичеаиом деформи ро5 ваянии,зубьев и охлаждавви зубьев пт(ри в(ращении вн(стр(у(мента и обрабатываемого колеса, от,л.и ч а ю щ и и (с я там, что, с целью (повышения пт(роизводителыво сти и (каче(ства угрочняемюй н(авархности, (колесо условно

10 делят на два участка .и O6(piai6OT(Ky ведут одновременно (на п(рати(воп(оложных участ<ах колеса, у(проч(няя ра(з(н(овме(нные баковые поверхности диаметрально,расположенных з(убьав, (на каждо м участке создают (5 аосл<давателыно (р(ааположенные alo(HbI обрабопки и O6(pa(6OI(KQ зуба в (каждой зоне ведут н(ри изоляции от (соседних зон, нричем напрев зу бьав (колеса осуществляют Go всей

IIIHlpIRHe- зубьев.

20 2. С(посо 6 (по (п. 1, отличающийся тем; что, с целью распт(ирення технологичеатпих (вазм<ииностей путем обеспечения в(азами(ости o(6(pa(6o T(K(H колес р аз личной ширины, (п(восле охлаждения заготовки осу-ществляют нереста(но(в(ку ииспрумептта Iio твврине колеса и обработ(ку колеса повто(ряют.

3. Устройство для Осуществления апособа:по п. 1, содар(жащее уста(неявленный на ста(нвне инструмент, HMегоrrl(HH два цилиндричеаких (карптуса, уста(ню(в лен(ньтх на апра(в(ке, дефор(мвругащие (рюлики, .размещенные на карптусе iIIo ввнтавой линии, а также (генератор так(ав (BbIlco(KQH частоты, . элактричааки авя(за(н(ный с (HHicт(рументом, и спрейеры отличающийся тем, что оно снабжено инду(ктаром, (выыполнан(ньтм в виде (апврали, жеспко закрепленной Hà Koip(rryce, (при этом наружный диамепр апирали и толщина ее BHTKos меньше наружного диаметра (и толщины деформирующих роливав.

4. У(спройспво III о III, 3, отличающееся там, что он(о снабжено (кожухом для изделия, закреплейньтм на станине разделенным (радиалыными птараг(о(родками (на .ка(меры.

5. У(спройспво (IIo 3, o T л и ч а ю щ е ес я там, что авязь генера"пара токов высо(иой

50 частоты с вйcäðóìeíòàì (выполнена в виде

TQlKocúåM(HHKoâ, ра(зпиещенных IHa корпусе

Истачнитки информации, (п(рвнятые во внйма(ние (ripH s(Kc(rrepTHae:

1; Фогель А. А. (П(р(омьтшленное пт(р(именение токов высокой частоты. М.— Л. «Маши(носпроение», 1965, с. 51 — (54.

60 2. Автор(акое (авидетельство СССР № 583853, кл. В 21 Н 5 i0i2, 1977 (птрооооти).

3. Авто(ракое" авидетелыспво СССР

55 № 570440, (кл. В 21 Н 5/02, 1976 (нрототи(п).

737089

Рытла ори

Фиг. 9

Pva. 8

Составитель В. Ионова

Техред В. Серякова

Редактор Н. Суханова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Зиказ 578/710 Изд, № 302 Тираж 995 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5