Шевингование­прикатывание – комбинированный процесс обработки зубчатых заготовок по методу свободного обката, основанный на срезании металла с заготовки вследствие скольжения зубьев инструмента относительно зубьев обрабатываемой заготовки за счет внеполюсного зацепления и тонкого пластического деформирования (выглаживания боковых поверхностей зубьев).

Рис. 1 Схема шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес (?, ?0 – частота вращения обрабатываемой детали и инструмента; S – периодическая подача)

На рис. 1 показана схема шевингования­прикатывания цилиндрических зубчатых колес, а на рис. 2 – циклограмма обработки.

Шевер­прикатник – 1 (рис. 1) представляет собой цилиндрическое зубчатое колесо, образующее с обрабатываемой заготовкой – 2 зубчатую пару внеполюсного зацепления с параллельными осями. На боковых поверхностях зубьев шевера­прикатника образованы режущие кромки за счет пересечения стружечных канавок с рабочими боковыми поверхностями. Конструкция инструмента обеспечивает расположение режущих кромок на винтовых поверхностях и под углом к оси инструмента. Выбор параметров шага, количество заходов и угла наклона образующей винтовой линии определяет схему срезания припуска.

Общий цикл обработки состоит из быстрого подвода, формообразования, выхаживания и быстрого отвода инструмента в исходное положение. Цикл формообразования содержит: 4…6 рабочих ходов, каждый из которых состоит из врезания (сближения осей инструмента и обрабатываемой заготовки на 0,03…0,05 мм), прямого вращения (например, по часовой стрелке до совершения количества полных оборотов инструмента – К, равного числу зубьев обрабатываемой заготовки – z), реверсирования, врезания, обратного вращения (против часовой стрелки до совершения количества полных оборотов инструмента – K, равных числу зубьев обрабатываемой заготовки); 1…2 ходов выхаживания, каждый из которых состоит из прямого вращения (поворота инструмента на  K·z  оборотов, например, по часовой стрелке), реверсирования и обратного вращения (поворота инструмента на  K·z оборотов в противоположном направлении).

На рис. 2 представлена циклограмма, состоящая из четырех рабочих ходов и двух ходов выхаживания.

Время цикла  можно подсчитать по формуле

Т_ц = T_БП + К_P · T_P + K_B · T_B + T_БO,

где  T_БП– время быстрого подвода,

 T_P – время рабочего хода,

 T_B – время выхаживания,

 T_БO – время быстрого отвода.

Рис. 2  Циклограмма шевингования­-прикатывания

Экспериментальными исследованиями установлено, что можно стабильно обеспечить точность шевингования­прикатывания цилиндрических и прямозубых конических зубчатых колес средних модулей 7…8 степени при обработке заготовок с зубьями, полученными полугорячей штамповкой в штампах с разъемными матрицами. Производительность обработки – 2…3 с/зуб.

На кафедре «Инструментальные и метрологические системы» Тульского государственного университета совместно с
АК «Туламашзавод» также разработаны способ, инструмент и оборудование для финишной обработки конических зубчатых колес заготовок с зубьями, оформленными на стадии получения заготовок методами точного литья, пластического деформирования в холодном, полугорячем и горячем состояниях, порошковой металлургии и др.

Рис. 3 Схема шевингования-прикатывания конических зубчатых колес: 1 – шевер-прикатник; 2 – стружечная канавка; 3 – боковые поверхности зубьев; 4 – режущие кромки; 5 – заготовка

На рис. 3 представлена схема обработки. Инструмент 1 (шевер­прикатник) представляет собой коническое производящее колесо, сопряженное с обрабатываемым и плосковершинным (или плоским производящим колесом). На всю глубину зубьев шевера­прикатника прорезана винтовая стружечная канавка 2. Пересечение поверхностей стружечной канавки с боковыми поверхностями зубьев инструмента 3 образуют режущие кромки 4.

Процесс обработки заключается в совместной обкатке заготовки 5 и инструмента. Так как при шевинговании коническое колесо не может иметь продольного перемещения вдоль линии, то для срезания припуска по всей длине зуба обрабатываемого колеса режущие кромки должны располагаться на каждом последующем зубе со смещением относительно предыдущего и должны быть наклонены под углом к образующей начального конуса. Эти условия выполняются за счет выбора шага винтовой стружечной канавки P и параметров ее осевого профиля.

Рис. 4 Специальный станок для шевингования-прикатывания

Шевер­прикатник находится в беззазорном зацеплении с обрабатываемым колесом при пересекающихся осях, образуя неортагональную передачу внеполюсного зацепления. Инструмент приводится во вращение, а заготовка обрабатываемого колеса свободно вращается на оправке и периодически, после совершения числа оборотов, равного или кратного числу зубьев обрабатываемой заготовки, перемещается вдоль собственной оси. В момент включения подачи осуществляется реверс вращения инструмента для выравнивания условий резания на входной и выходной сторонах зубьев. Угол наклона режущих кромок для обеспечения удовлетворительных условий срезания стружки должен быть не менее 22,5^о. Частота вращения инструмента назначается в соответствии с максимальной угловой скоростью 20 с^­1. В процессе обработки происходит удаление припуска с боковых поверхностей зубьев заготовки за счет срезания режущими кромками и тонкого пластического деформирования (выглаживания) боковыми поверхностями инструмента. Таким образом, имеет место комбинированный процесс, что позволило назвать его шевингованием­прикатыванием, а инструмент шевером­прикатником.

Для реализации процесса и внедрения его в производство была проведена модернизация зубострогального станка 5236П в полуавтомат для шевингования­прикатывания. Сущность модернизации заключается в следующем:

• возвратно­поступательное движение зубострогальных резцов заменяется реверсивным вращательным движением инструментального шпинделя;
• ликвидируется жесткая кинематическая связь между вращением инструментального шпинделя и вращением обрабатываемой заготовки;
• организуется полуавтоматическая работа станка в соответствии с рабочим циклом.

Полуавтомат внедрен для обработки прямозубой пары колес, заготовки которых получены полугорячей штамповкой с формо­образованными зубьями. Параметры зубчатых колес:

модель m_e = 3 мм; число зубьев z₁ = 13, z₂ = 20.

Режимы обработки:

частота вращения инструмента – 160 мин^­1;

подача – 0,04 мм/цикл;

производительность процесса – 2 с/зуб.

Шевингование­прикатывание обладает высокими исправляющими способностями. При исходной точности ниже 12 степени по ГОСТ 1758­81 достигнута точность 7...8 степени. Шероховатость обработанной поверхности уменьшилась с  R_z = 16 мкм до R_z = 6,3 мкм.

Для серийного производства конических зубчатых колес среднего модуля разработан технический проект специального станка (рис. 4).

Д.т.н. Е.Н. Валиков

К.т.н. В.А. Белякова

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

кафедра «Инструментальные и метрологические системы»

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

Кафедра «Инструментальные и метрологические системы» Тульского государственного университета была основана в 1931 году. Предпосылками для организации кафедры явилась возросшая потребность развивающейся машиностроительной промышленности Центрального региона России в инженерно­технических работниках, которые могли бы создавать новые конструкции инструментов для обеспечения прогрессивных технологических процессов, разрабатывать режимы эксплуатации обрабатывающих инструментов, изготавливать штамповую оснастку.

В настоящее время кафедра «Инструментальные и метрологические системы» является научным научно­педагогическим коллективом, способным решать самые сложные задачи в области проектирования любого металлорежущего инструмента. В ее составе работают 8 докторов наук, профессоров и 13 кандидатов наук, доцентов.

Круг научных интересов кафедры весьма широк, однако в ее деятельности особое место занимает зуборезный инструмент, проектирование и изготовление которого вызывает массу трудностей и требует от проектировщика большого количества знаний и глубокой инженерной интуиции. Сотрудниками кафедры разработаны современные методики проектирования и изготовления таких зуборезных инструментов, как червячные фрезы с винтовым затылованием, сборные червячные фрезы различных конструкций, шеверы­прикатники, долбяки для обработки зубчатых изделий со специфическими требованиями, предъявляемыми к ним, и многие другие.

Исследования, направленные на совершенствования конструкций и методов проектирования зуборезного инструмента, продолжаются.

Почтовый адрес: 300600, Тула, пр. Ленина, 92

ТулГУ каф. ИМС

Местонахождение: 300600, Тула, пр. Ленина, 84

(2­й учебный корпус ТулГУ аудитории 212, 213, 214, 215, 217).

Телефон/Факс (4872) 33­25­38

E­mail: imstulgu@pochta.ru

Сайт:  http://ims.tsu.tula.ru