Инструмент для упрочнения зубчатых колес (его варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик,«>986562 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 063581 (21) 3287906/25-27 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 07.0183. Бюллетемь Мо 1

Дата опубликования описания 07Л1.83

Р М К„з

В 21 Н 5/00

Государственный кОмитет СССР по делим изобретений и открытий (%3) УДК621. 834 (088. 8) 1 ": „

А, И, Рагрин, Ю,.Д. Харитонов, В. С g . Гуревич."в,. В.И. Сысолятин р

П.Ф. Вогучарский, В.И. Врагов у1 Л.П..Давыдов"

l;" .:р

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет и Донецкий эксФыцвторйый завод (72) Авторы изобретения (71) Заявители (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 1 J.

Инструмент 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 на адаптационные и виброакустические показатели обработанных зубьев.;..

Так, появляется возможность успешно модифицировать головку зубьев, однако при этом возникает опасность переупрочнения .основания (ножки) зубьев, что приводит в ряде случаев к снижению адаптационных и виброакустических свойств зубьев, так как жесткость материала у основания повышается, а глубина деформирования увеличивается.

Целью изобретения является улучшение адаптационных и виброакустических свойств обрабатываемых зубчатых колес при объемном пластическом деформировании изгибом.

Для осуществления поставленной цели в инструменте для упрочнения зубчатых колес, выполненном в виде . ролика, рабочие поверхности которого смещены относительно оси вращения ролика, рабочиЕ поверхности выполнены с профилем сечения, состоящйм из цилиндрических, эвольвентных и выпуклых радиусных участков, при этом

ocb вращения ролика сбвпадает с осью симметрии выпуклых радиусных участ30 ков и смещена относительно оси сим986562 метрии эвольвентных участков, а высота профиля Ф выбрана из соотношения (2,26-2,56) п, где rn — модуль зубьев обрабатываемого зубчатого колеса, Кроме того, при обработке крупномодульных зубчатых колес с малыми числами зубьев рабочие .поверхности выполнены с профилем сечения, состоящим из цилиндрических, эвольвентных и выпуклых радиусных участков профиля, причем последние выполнены в виде двух дуг сопряженных окружностей, величины радиусов которых выбй раны из соотношения — =1,1-1,5, а (5

2 длины дуг выбраны из диапазона

),, = О, 8-1, 5, где Й., и Р— радиусы, а

Ь и L< — длины дуг выпуклых радиусных участков профиля соответственно .от периферии к оси вращения ролика, а эвольвентные участки для обоих случаев профиля от места сопряжения с цилиндрическими участками выполнены с точками перегиба на длине, равной (0,2-0,5)тя. 25

Такое конструктивное исполнение инструмента с осью симметрии эвольвентных участков, смещенных относительно оси вращения ролика, позволяет повысить адаптационные и вибро- 3Р акустические свойства зубьев, производить заданную модификацию при объемном пластическом деформировании изгибом без опасности переупрочнения основания зуба и зон переходных кривых — галтелей. Появляется возможность регулирования, можно получать различную по степени деформацию материала по высоте и по длине обрабатываемых зубьев, без дополнительного усложнения конструкции упрочняющей установки.

Наличие цилиндрических участков позволяет при необходимости устра,нять наплывы металла на вершинах зубьев при деформации, а диапазон высоты профиля 11 устанавливает оптимальную глубину и степень пластического деформирования материала зубьев, обеспечивающую заданные показатели адаптационных и виброакустических .свойств зубчатых колес.

Так, нижний предел из диапазона высот, равный 2,.26 m назначают при калибрующей или выглаживающей обра- 55 ботке, когда производят финиширование деталей и требуется только заключительное удаление микронеровностей1 рельефа профиля зубьев. Уменьшение этой величины ниже значения g()

2,26m ограничивается показателями виброакустических свойств, так как инструмент не дает практически ощутимых результатов при обработке зубьев,,что приводит к непроизводительным затратам времени при обработке, увеличению числа циклов и т,п.

Верхний предел диапазона, равный

2,56т, ограничен прочностными характеристиками материала обрабатываемых зубьев, увеличение которого приводит к ухудшению адаптационных свойств, Величина пластического модифицирования профиля зуба с одной стороны повышает прочность и жесткость зубьев,, а с другой стороны увеличивает момент изгибающей силы.

Увеличение высоты свыше 2, 56 m приводит к резкому непроизводительному росту технологических усилий, который не пропорционален по эффективности результатам от обработки объемным пластическим деформированием изгибом с использованием предлагаемого инструмента, Исполнение инструмента с выпуклыми радиусными участками в виде двух дуг сопряженных окружностей позволяет эффективно сочетать упрочняющую обработку с улучшением адаптационных свойств крупномодульных зубчатых колес с малыми числами зубьев. В случае большой кривизны профилей зубьев, в сочетании с действием изгибающей нагрузки, два сопряженных выпуклых радиусных участка позволяет эффективно испольэовать особенности объемного пластического деформирования изгибом, особенно при деформировании тех частей профиля, которые охватывают зоны переходных кривых двух смежных зубьев и дно впадины, В результате наиболее полно реализуются особенности объемного упрочнения для зубчатых колес с малым числом зубьев, появляются воэможности учета особенностей условий эксплуатации и производства, например, термообработка с закалкой токами высокой частоты с обрывом закаленного слоя в зоне переходных кривых и т,п., улучшается податливость зубьев и, как следствие, улучшаются показатели адаптационных свойств, снижается шум.

Особенность инструмента при исполнении эвольвентных участков, сопрягающихся с цилиндрическими, с точкой перегиба на длине, равной (0,20,5)m от места сопряжения, позволяет при необходимости осуществить вывод верхней части головки зуба (полностью или частично) из зоны действия технологических нагрузок и непосредственного контакта, За счет этого предотвращается искажение профиля и смятие вершины зубьев, улучшаются их виброакустические показатели,что особенно важно для зубчатых колес с ограничениями по заострению.

Нижнее значение диапазона 0,2 m ограничивается числом зубьев обрабатываемого зубчатого колеса порядка 25+35, а также условиями после986562 довательного или частичного профильного модифицирования головок зубьев при пластическом деформировании изгибом, Верхнее значение диапазона 0,5щ принимают для зубчатых колес с малыми числами зубьев и жесткими ограничениями по заострению, На фиг.1 показан предлагаемый инструмент, вид сбоку; на фиг.2 то же, поперечное нормальное сечение; на фиг.3 - вариант исполнения инструмента для колеса с мальм числом зубьев.

Инструмент (фиг.1) представляет собой ролик с осью вращения (00), профиль которого (фиг.2 и 3) выполнен в виде цилиндрических мЬ(а в ) и с („ ), эвольвентных Ьс(в.,с) и

f e (f е ) радиусных выпуклых участков (cue) . При этом ось симметрии (0 0 ) эвольвентных участков Ьс(Ь„с) и е (f

На фиг.3 представлен пример исполнения инструмента для зубчатого колеса с малым числом зубьев. Выпуклые радиусные участки cue выполнены в виде двух сопрягающихся дуг окружностей радиусов p„ и р» длина которых равна (,< и (., а эвольвентные участки Ьс и ef выполнены с точкой перегиба упрочнение зубчатого колеса производят на станках или установках для упрочнения следующим образом.

Инструмент для упрочнения — ролик устанавливают на опоре станка так, что его рабочий профиль оказывается ,совмещенныч со впадиной между двумя смежными зубьями обрабатываемого ,колеса, сообщают упомянутому инструменту технологическое усилие прижима, обеспечивающее объемное пластическое деформирование изгибом зубьев.

Под действием технологического усилия ролик перемещают вдоль зубьев по всей ширине зубчатого венца.

Аналогичный процесс повторяют последовательно для всех зубьев обрабатываемого зубчатого колеса.

За счет использования при обработке предлагаемого инструмента существенно улучшаются адаптационные и виброакустические свойства обработанных зубьев при объемном гластическом деформировании изгибом, появляется возможность деформирова. ия зубьев с образованием бочкообразности, торцовой модификации, при необ- . ходимости устраняются наплывы металла на вершинах зубьев, уменьшается опасность переупрочнения материала в зоне основания зубьев и переходных кривых - .галтелях.

Конкретный пример реализации предлагаемой конструкции иллюстрируется инструментом для обработки крупномодульных зубчатых колес трансмиссии экскаваторов типа Э652Б..Обработке подвергались зубчатые колеса, изготовленные из стали 40Х с термообработкой — закалкой зубьев токами высокой частоты с обрывом закаленного слоя, со следующими параметрами: число зубьев 14, модуль

10 мм, ширина венца 70- мм.

Профиль инструмента для обработки зубчатых колес выполнен со следующими параметрами.

1. Величина смещения оси симметрии эвольвентных участков относительно оси вращения ролика 0,15 мм.

2. Размеры выпуклых радиусных участков: а) радиусы R„=4t0,1 мм; В =6 0,1мм б) длины дуг ?,,=2,1 мм; Lj=3 2 мм.

3. Общая высота профиля Ь = 25

0,1 мм.

4. Наружный диаметр 120 мм..

5, Посадочный диаметр 40 ик.

6. Ширина по оси вращения 45 мм.

В результате использования предлагаемого инструмента для обработки зубчатых колес объемныа пластическим деформированием изгибом по сравнению с базовым объектом, применяемым в производстве, повышается их нагруэочная способность на 25-40%,.существенно улучшаются адаптационные и виб роакустические свойства зубчатых колес, Это особенно важно для зубчатых передач, работающих в тяжелых, динамических режимах, при консольном закреплении колес или больших прогибов валов, что характерно, напримеР для работы строительно-дорожных машин и транспортных средств. Создание бочкообразности зубьев и их торцовая пластическая модификация позволяют уменьшить шум передачи, сии" зить опасность кромочного и торцового контакта зубьев при работе, повысить надежность и долговечность зубчатых колес трансмиссий машин .

986562

Формула изобретения

Фие.2

1. Инструмент для упрочнения зубчатых колес, выполненный в виде ролика, рабочие поверхности которого смещены относительно оси вращения ролика, отличающийся тем, что, с целью улучшения адаптационных и виброакустических свойств обрабатываемых зубчатых колес при объемном пластическом деформировании изгибом, рабочие поверхности выполнены с профилем сечения, состоящим из цилиндрических, эвольвентных и выпуклых радиусных участков, при этом ось вращения ролика совпадает 15 с осью симметрии выпуклых радиусных участков и смещена относительно оси симметрии эвольвентных участков, а высота профиля h выбрана из соотношения (2,26-2,56)m, где m - модуль щ зубьев обрабатываемого зубчатого колеса, 2. Инструмент для упрочнения зубчатых колес, выполненный в виде ролика, рабочие поверхности которого 25 смещены относительно оси вращения ролика, отличающийся тем, что, с целью улучшения адаптационных и виброакустических свойств обрабатываемых колес при объемном пластическом деформировании изгибом крупйомодульных зубчатых колес с малыми числами зубьев, рабочие поверхности выполнены с профилем сечения, состоя« зим из цилиндрических, эвольвентных и выпуклых радиусных участков профиля, причем последние выполнены в виде двух дуг сопряженных окружностей, величины радиусов которых выбраны из соотношения †=,1-1,5, и

1 а длины дуг выбраны из диапазона

"2 — = О, 8-1, 5, где R è R> — радиусы, а" ),„и (, — длины дуг вйпуклых радиусных участков профиля соответст.венно от периферии к оси вращения ролика.

3. Инструмент по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что эвольвентные участки профиля от места сопряжения с цилиндрическими участками выполнены с точками перегиба на длине, равной (0,2-0 5)m .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 513776, кл, В 21 Н 5/00, от

14.01,75 (прототип).

986562

Составитель И. Ионов

Редактор Н. Аристова Техред Ж. Кастелевич Корректор С @екмар

Заказ 10387/13 Тираж 684 . Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,. Ул. Проектная, 4