ОЁ1ДИЕ Вопросы произбодстбл зубчатых передач

Рис, 2,6. Схемы вырубки зубчатых колес Рис. 2.7. Схемы изготовления зубчатых ко-

лес из металлического порошка:

а - холодное прессование заготовки; б - горячее прессование зубчатого колеса

Точность размеров и качество поверхности среза зависят от качества и толщины материала, формы детали, качества инструмента, смазочного вещества и пресса. На качество поверхности среза большое влияние оказывают взаимодействие сил Ps, Pr, Ро, положение клинового ребра и зазор между пуансоном и матрицей. Зазор между пуансоном и матрицей составляет примерно 0,5 % толщины материала. Для материала толщиной до 4,5 мм клиновое ребро 3 (см. рис. 2.6, а) предусматривают только на прижимной плите 2, для материалов большей толщины клиновое ребро 3 делают и на матрице 5. Смазывающее вещество должно образовывать защитную пленку между пуансоном и материалом и между материалом и матрицей. Точность зубчатых колес после вырубки соответствует 9-10-й степени.

2.4. Порошковая металлургия

Этот метод предназначен для производства разнообразных симметричных заготовок конических зубчатых колес, цилиндрических зубчатых колес для насосов, предохранительных муфт и др. Материалом обычно служат железные порошки с добавлением порошков легирующих элементов - никеля, хрома, молибдена и др. Порошковая смесь тщательно смешивается, точно взвешивается, затем прессуется в холодном состоянии в закрытом штампе (рис. 2.7, а) под давлением пуансона 2. Спрессованная из порошка цилиндрической формы заготовка / с отверстием подвергается спеканию в печах при температуре 1150--1350 °С, близкой к температуре плавления основного металла. После вторичного подогрева до температуры 800-1100 °С формованная заготовка подвергается горячему прессованию в закрытом штампе (рис. 2.7, б). Основной деталью штампа является зубчатая матрица 2, в которой при перемещении верхнего пуансона 3 прессуется зубчатое колесо /. Охлаждение детали происходит в защитном газе. В зависимости от назначения зубчатые колеса подвергаются дополнительной механической и термической обработке.

Для изготовления зубчатых колес из металлического порошка создана автоматическая линия. Процесс состоит из следующих этапов: точное взвешивание

Рис. 2.8. Схема горячего накатывания зубьев: а - цилиндрических колес; б - конических колес

порошка - изостатическое уплотнение в мягкие оболочки в сухом состоянии, высокотемпературное (1315 °С) спекание заготовки и горячая штамповка за один цикл на механическом эксцентриковом прессе с высокой скоростью хода. В линии устранены все ручные операции, введен автоматический контроль качества в каждой фазе процесса.

На линии изготовляют конические колеса с прямыми зубьями дифференциала автомобиля массой 75 - 1000 г, наибольший диаметр 114 мм. Производительность пресса 360 - 4К) шт/ч. У конических колес дифференциала после цементации и закалки зубья не обрабатывают, их точность соответствует точности зубчатых колес, изготовленных на зуборезных станках методом кругового протягивания. Обработке подвергают только базовые поверхности. Готовые детали имеют 100 %-ную плотность структуры и те же механические и металлургические свойства, что и эквивалентные детали, полученные обычным способом.

Порошковая металлургия экономична: при изготовлении 1 т заготовок из металлического порошка экономится 2 т стального проката.

2.5. Горячее накатывание зубьев цилиндрических колес

Метод разработан ВНИИметмаш совместно с автозаводом им. И. А. Лихачева (ЗИЛ) для накатывания цилиндрических зубчатых колес с модулем свыше 6 мм взамен чернового нарезания зубьев. Поковку / (рис. 2.8, й), полученную на кривошипном горячештамповочном прессе, устанавливают и закрепляют между стаканами 2, 3 зажимного приспособления накатного станка ЗПС-350 конструкции ВНИИметмаш. Нагрев поковки под накатывание осуществляется непосредственно на стане токами высокой частоты (ТВЧ) до температуры 1100-1150 °С.

Зубья накатывают за два последовательных этапа. Сначала гладкими роликами 5, 6 калибруют нагретую штампованную поковку по наружной поверхности до требуемых размеров под накатывание зубьев. Для лучшего заполнения зубьев зубчатого венца у заготовки перед накатыванием зубьев должна быть специальная форма - небольшая вогнутость (глубиной 1,5-2 мм) на внешнем диаметре, а торец венца должен быть выполнен конусным под углом 3-5°. Затем заготовка в зажатом состоянии вместе с индуктором перемещается в положение накатывания зубьев и после вторичного подогрева осуществляется накатывание зубьев на заготовке зубчатыми накатниками 4, 7. Время цикла накатывания зубчатого колеса (г == 46, т = 6 мм, b = 70 мм, Р = 1б°7) составляет 2,4 мин.

Предусмотрены автоматические загрузка и выгрузка с помощью манипулятора с двумя схватами, производительность стана 28-35 шт/ч. Гладкие ролики 5, 6 а зубчатые накатники 4, 7 имеют реборды для ограничения течения металла в осевом направлении во время накатывания зубьев.

Заготовки, обработанные по этому технологическому процессу, не требуют механической обработки по контуру перед накатыванием зубьев и чернового нарезания зубьев. Так как размеры зубчатых колес после горячего накатывания недостаточно точны, в большинстве случаев требуется последующая механическая обработка зубьев. По опыту ЗИЛ, зубчатые колеса с указанными выше параметрами имеют следующую точность: радиальное биение 0,8-1,0 мм, колебание длины общей нормали 0,5-0,7 мм, припуск на сторону зуба 1,5--2,0 мм. Стойкость зубчатых накатников 2,5-3 тыс. заготовок. При применении горячего накатывания зубьев цилиндрических колес достигается экономия металла до 20 % массы заготовки, повышается прочность зубьев на 20-30 % и снижается трудоемкость механической обработки.

2.6. Горячее накатывание конических колес с круговыми зубьями

Метод разработан НИИТавтопромом (Научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности) совместно с ЗИЛом и внедрен в производство при накатывании зубьев конического колеса (z - 40, me = 8,017 мм, Ь - 42,5 мм, р,п == 33°37, сталь 12Х2Н4А) взамен чернового нарезания зубьев.

Механически обработанная заготовка 7 (рис. 2.8, б) специальной формы устанавливается в патрон и зажимается, затем сообщается вращение столу 5. Индуктор 8 перемещается в зону обработки и нагревает заготовку до температуры 1100-1150 °С, после чего отходит в исходное положение. Верхняя головка 3 накатного стана с вращающимся накатником / и коническим верхним зубчатым синхронизатором 4 быстро перемещается вниз. Когда зубья верхнего синхронизатора 4 входят в зацепление с зубьями нижнего синхронизатора б, установленного на столе 5, ведущим элементом становится стол.

Формирование зубьев осуществляется на медленной рабочей подаче до достижения полной высоты зуба. По окончании цикла накатывания верхняя головка отходит, заготовка снимается и устанавливается в накопитель. Время полного цикла накатывания зубьев около 3 мин. из них на нагрев заготовки затрачивается около 55 с. Накатник 1 имеет реборды 2 для формирования торцовых поверхностей зубьев колеса. Припуск на сторону зуба после горячего накатывания под черновое нарезание составляет 0,4-0,7 мм. Параметры точности зубчатых колес с модулем 8 мм следующие: биение зубчатого венца 0,1-0,2 мм, наибольшая разность соседних окружных шагов 0,02-0,04 мм. Средняя стойкость накатников составляет 3500 заготовок. При внедрении горячего накатывания производительность зубонарезания повышается в 2-4 раза, достигается экономия металла 20-25 % на деталь и на 20-30 % увеличивается прочность на изгиб вследствие направленного расположения волокон металла на зубьях.

2.7. Горячая штамповка конических колес с прямыми зубьями

Горячая штамповка заготовок с прямыми зубьями разработана и внедрена ЗИЛом совместно с НИИТавтопромом при изготовлении сателлитовых и полуосевых конических колес дифференциала автомобиля с модулем 5 мм и выше. Существуют две разновидности малоотходных технологических процессов - с ме-