Малярная (для литья)

Токарная.

Расточить отверстие с припуском под последующую обработку и подрезать торец. Технологическая база - черная поверхность обода или ступицы и торец. Выполняется в зависимости от конструкции и типа производства на токарном, револьверном или карусельном станке.

Токарная.

Подрезать второй торец. Технологическая база - обработанные отверстия и торец.

Протяжная.

Протянуть цилиндрическое отверстие. Технологическая база - торец. Станок - вертикально-протяжной.

Протяжная или долбежная.

Протянуть или долбить шпоночный паз.

Технологическая база - отверстие и торец. Станок - вертикально-протяжной или долбежный.

Токарная (черновая).

Точить наружный диаметр и торцы обода, точить клиновидные канавки.

Технологическая база - отверстие. Станок токарный или многорезцовый токарный.

Токарная (чистовая).

Точить наружный диаметр и канавки.

Технологическая база - отверстие. При криволинейной образующей точение производится на токарно-копировальном станке или токарном станке по копиру.

Сверлильная.

Сверлить отверстие и нарезать резьбу (если требуется по чертежу).

Технологическая база - торец. Станок - сверлильный.

Балансировочная.

Балансировка и высверливание отверстий для устранения дисбаланса.

Технологическая база - отверстие. Станок балансировочный.

Шлифовальная.

Шлифование ступиц (если требуется по чертежу).

Технологическая база - отверстие и торец, станок - круглошлифовальный.

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия.

Фланцы. Основным служебным назначением фланцев является ограничение осевого перемещения вала, установленного на подшипниках. Отсюда следует, что основными конструкторскими базами фланца являются поверхности центрирующего пояска по размеру отверстия в корпусе и торцы. Поскольку в качестве технологических баз при обработке заготовки целесообразно выбирать основные базы детали, то, исходя из этого, следует, что на первых операциях обрабатывают основные базы. В связи с этим на первой операции в качестве технологических баз используют наружную цилиндрическую поверхность и торец большого фланца, а на последующих -посадочную поверхность цилиндрического пояска и его торец. На этих же базах обрабатывают крепежные отверстия и лыски, если они заданы чертежом.

Основные операции механической обработки

Заготовительная.

В зависимости от типа производства и материала - лить, ковать или штамповать заготовку или отрезать из проката.

Обрубка и очистка (для отливок).

Малярная

Токарная.

Подрезать внутренний торец большого фланца и торец центрирующего пояска, точить наружную цилиндрическую поверхность пояска с припуском под шлифование, точить канавку и фаски. технологическая база - наружная цилиндрическая поверхность и наружный торец большого фланца. Станок - токарный, многошпиндельный полуавтомат, токарный с ЧПУ.

Токарная.

Подрезать второй (наружный) торец большого фланца, точить его наружную поверхность и фаску:

Технологическая база - наружная поверхность центрирующего пояска и его торец.

Сверлильная.

Сверлить и зенковать (цековать) отверстия.

Технологическая база - та же. Станок - вертикально-сверлильный, радиально- сверлильный, сверлильный с ЧПУ, агрегатно-сверлильный с многошпиндельной головкой.

Фрезерная.

Фрезеровать лыски.

Технологическая база - та же плюс крепежное отверстие. Станок - вертикально-фрезерный.

Шлифовальная.

Шлифовать наружную поверхность центрирующего пояска и торец.

Технологическая база - наружная поверхность большого фланца и его наружный торец. Станок - универсальный шлифовальный или торцекруглошлифовальный

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия

Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес

Зубчатые колеса подразделяются на цилиндрические, конические, червячные и др.

По технологическому признаку цилиндрические зубчатые колеса подразделяются на:

- одновенцовые без ступицы и со ступицей, с гладким или шлицевым отверстием;

- многовенцовые с гладким или шлицевым отверстием (цельные или
сборные);

- вал-шестерни.

У цилиндрических колес зубья выполняют прямыми, спиральными или шевронными.

Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработка до нарезания зубьев и обработка зубчатого венца. Задачи первого этапа в основном аналогичны задачам, решаемым при обработке деталей классов диски (зубчатое колесо плоское без ступицы), втулки (со ступицей) или валов (вал-шестерня). Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса.

На построение технологического процесса обработки зубчатых колес влияют следующие факторы:

- форма зубчатого колеса;

- форма и расположение зубчатого венца и количество венцов;

- степень точности колеса;

- материал колеса;

- наличие и вид термообработки;

- габаритные размеры;

- объем выпуска.

Наибольшее влияние на протяженность технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колес (6, 5 и выше степеней точности) механическая обработка должна чередоваться с операциями термической обработки для снятия внутренних напряжений, а количество отделочных операций технологических баз и зубчатого венца возрастает.

Типичные детали класса зубчатые колеса представители этого класса представлены на рис. 26.



Рис. 26. Детали класса зубчатые колеса

Основные технологические задачи:

- получение точного посадочного (центрального) отверстия (6 - 8) квалитет; шероховатость поверхности Ra = 1,25 - 0,32 мкм; радиальное биение 0,005 - 0,02 мм);

- достижение концентричности отверстия и делительной окружности; концентричности отверстия и окружности выступов (радиальное биение по делительной окружности 0,03 - 0,04 мм);

- достижение перпендикулярности торцов к оси детали (торцовое биение 0,03 -0,04 мм на диаметр 300 - 400 мм);

- получение шпоночного паза, параллельного оси отверстия;

- обеспечение норм точности поверхностей зубьев (7 - 9 степени точности по кинематике, плавности работы и контакту зубьев: обеспечение гарантированного бокового зазора);

- обеспечение при необходимости твердости рабочих поверхностей.

Материалы, применяемые чаще всего:

без термообработки: стали 45, 40Х, чугун СЧ21, СЧ24;

с термическим улучшением: стали 30, 45, 50, 50Г, 40Х, 40ХН, 35ХГС;

закаленные: стали 45, 40Х, 40ХН, 40ХН3А;

цементирование и закаленные: стали 15Х, 20Х, 12ХН3А, 18ХГТ, 15ФХ, 18ХНВА

азотируемые: стали 38ХВФЮА, ЗЗХЮА, ЗЗХМЮА.

Заготовки колеса диаметром до 60мм изготовляют из прутка на револьверных станках.

Заготовки для колес диаметром более 60мм - поковки получаемые свободной ковкой или штамповкой.

Основные схемы базирования.

Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колес и технических требований.

У колес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длиной центрального базового отверстия (L/D>1) в качестве технологических баз используют: двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении - поверхность торца.

У одновенцовых колес типа дисков (L/D<1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия - двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий.

На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные «черные» поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанными зубьями после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентной поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия. Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку заготовку крепят в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса.

Существует три основных варианта обработки цилиндрических зубчатых колес:

I - токарно-револьверный;

II - сверлильно-токарный;

III - протяжно-многорезцовый

Вариант I (токарно-револьверная обработка)

Заготовка - пруток (мелкие зубчатые колеса 50-60 мм).

Токарная. Револьверная наладка токарной обработки.

Подрезание торцов, центровка. Сверление отверстий и черновая обработка наружной поверхности, снятие наружных и внутренних фасок (если требуется по чертежу), зенкерование, развертывание отверстий и отрезание заготовки.

Токарная. Токарная обработка на оправке: обтачивание начисто наружной поверхности, подрезание торца согласно чертежу, снятие наружных и внутренних фасок.

Зубофрезерная - зубонарезание.

Шевинговальная - отделочная обработка поверхностей зубьев.

Слесарная - снятие заусенцев.

Вариант II (токарная обработка) (табл. 44)

Таблица 40 Маршрутный технологический процесс обработки цилиндрических зубчатых колес с цементацией и закалкой (сталь 20Х; 18ХГТ)

Технологическая операция	Оборудование	Технологическая база	Операционный эскиз
П/п	Наименование	Содержание
000	Заготовительная (поковка)		Молот
005	Термическая	Отжиг
010	Токарная Установ А. Установ Б	Подрезка торцов, сверление отверстия. Подрезка торцов и обработка наружных поверхностей.	Токарный станок	Наружная цилиндричес кая поверхность. Внутренняя поверхность
015	Протяжная	Протягивание шлицев	Протяжной станок	Торец
020	Токарная	Чистовая подрезка торцов и чистовая обработка наружных поверхностей	Токарный станок	Внутренняя поверхность (установка на оправке)
025	Контрольная	Контроль размеров, торцевого биения
030	Зубофрезерная	Фрезерование зубьев с припуском под шевингование	Зубофрезер ный станок	Внутренняя поверхность (установка на оправке)
035	Зубозакругляющая	Закругление зубьев	Зубозакругляющий станок	Внутренняя поверхность (установка на оправке)
040	Шевинговальная	Шевингование зубьев	Шевинговаль ный станок	Внутренняя поверхность (установка на оправке)
045	Контрольная	Контроль межцентрового расстояния
050	Термическая (Химико-термическая).	Закалка. (Цементация, закалка). Отжиг. Закалка ТВЧ	Печь
055	Внутришлифовальная	Шлифование торцов и отверстия (2 установа)	Внутришлифовальный станок	Зубчатый венец. Впадины между зубьями
060	Калибровочная	Прошивка шлицев	Пресс	Торец
065	Зубообрабатывающая	Отделка зубьев (зубошлифование или зубообкатка) с установкой колеса на оправке	Зубошлифо-вальный станок	Отверстие
070	Моечная
075	Контрольная	Контроль размеров, технических требований и межцентрового расстояния. Испытания на шум и контакт зубьев.

Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-ой степени точности

Заготовительная.

Для заготовок из проката - резка проката, для штампованных заготовок - штамповка.

Штампованные заготовки целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диаметр более 30 мм и длина не более 3-х диаметров (ГОСТ 7505-89).

Заготовки из чугуна и цветных сплавов (иногда из сталей) получают литьем.

Термическая.

Нормализация, отпуск (для снятия внутренних напряжений).

Токарная.

Точить торец обода и торец ступицы с одной стороны предварительно, точить наружную поверхность обода до кулачков патрона предварительно, расточить предварительно отверстие (или сверлить и расточить при отсутствии отверстия в заготовке), точить наружную поверхность ступицы предварительно точить фаски.

Технологическая база - наружная черная поверхность обода и торец, противолежащий ступице (закрепление в кулачках токарного патрона).

Оборудование:

- единичное производство - токарно-винторезный станок;

- мелко- и среднесерийное - токарно-револьверный, токарный с ЧПУ;

- крупносерийное и массовое - одношпиндельный или многошпиндельный токарный полуавтомат (для заготовки из прутка - прутковый автомат).

Токарная.

Точить базовый торец обода (противолежащий ступице) предварительно, точить наружную поверхность на оставшейся части предварительно, расточить отверстие под шлифование, точить фаски.

Технологическая база - обработанные поверхности обода и большего торца (со стороны ступицы).

Протяжная (долбежная).

Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.

Технологическая база - базовый торец колеса. Оборудование - горизонтально-протяжной или долбежный станок.

Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо его чистового растачивания на предыдущей операции.

Токарная.

Точить базовый и противолежащие торцы, наружные поверхности венца начисто.

Технологическая база - поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку; осевое расположение на оправке фиксируется путем применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость данной операции вызывается требованием обеспечения соосности поверхностей вращения колеса.

Оборудование - токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат (массовое).

Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья предварительно (обеспечивается 8-ая степень точности).

Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование - зубофрезерный полуавтомат

Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-ая степень точности).

Шевинговальная.

Шевинговать зубья. Операцию применяют для термообрабатываемых колес с целью уменьшения коробления зубьев, т. к. снимается поверхностный наклепанный слой после фрезерования. Повышает на единицу степень точности колеса.

Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой).

Оборудование - зубошевинговальный станок.

Термическая

Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить согласно техническим требованиям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.

Внутришлифовальная.

Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность.

Технологическая база - рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калиброванные ролики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномерного съема металла с зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке.

Оборудование - внугришлифовальный станок.

При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед или после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца противолежащего базовому (желательно за один установ на оправке).

Технологическая база - отверстие и базовый торец. Оборудование - круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станок.

Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызывается также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительной базы.

Плоскошлифовальная.

Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу).

Технологическая база - базовый торец. Оборудование - плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.

Зубошлифовальная.

Шлифовать зубья.

Технологическая база - отверстие и базовый торец. Оборудование - зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругом или копированием фасонным кругом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.

Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной коробления зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может обеспечить 6-ую степень точности. При потере точности во время термообработки на одну степень конечная 7-ая степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохонингования необходимо только при уменьшении точности колеса при термообработке больше, чем на одну степень.

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия.

Применяются варианты технологического процесса с однократным зубофрезерованием, но с двукратным зубошлифованием.

Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности колеса на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых колес шевингование является последней операцией; перед термообработкой шевингуют зубья с целью уменьшения деформаций колеса в процессе термообработки и повышения степени точности на одну единицу.

Приведенный выше технологический процесс требует обработки колеса на оправках как до нарезания зубьев и термообработки, так и после термообработки.

Процесс может быть построен иначе, т.е. без применения оправок до термообработки. В этом случае вся токарная обработка ведется в патронах, а протягивание шпоночного паза или шлицев производят после нарезания зубьев и нет операции чистовой обработки на оправке до термообработки. В этом случае не гарантируется достаточная перпендикулярность торца к оси отверстия. Для уменьшения отклонения от перпендикулярности протягивание выполняют с жестким направлением протяжки.

Особенности обработки плоских зубчатых колес. Так как плоские зубчатые колеса надежнее базируются на поверхности торцов, чем на поверхности отверстия, то токарная обработка на оправках не гарантирует устойчивости. Поэтому весь технологический процесс строят, исходя из того, что установочной технологической базой является торцовая поверхность, а отверстие - двойной опорной. Вследствие этого всю токарную обработку производят в кулачковых патронах, а не на оправках. При наличии шлицевого отверстия отличительной особенностью маршрута является то, что протягивание шлицев выполняется не после черновых, а после чистовых операций и при этом следует обеспечить перпендикулярность оси отверстия к торцу. Эта задача решается путем применения вертикально-протяжного станка и некомбинированной протяжки, направленной по отверстию малого диаметра шлицев колеса, предварительно расточенного.

Основные операции механической обработки плоского зубчатого колеса 7-ой степени точности

Заготовительная.

Резать прокат или штамповать заготовку

Термическая.

Нормализовать заготовку.

Токарная.

Точить торец с одной стороны, наружную поверхность до кулачков и расточить отверстие предварительно.

Технологическая база - черная наружная поверхность и торец. Оборудование - аналогично первой токарной операции маршрута колеса со ступицей.

Токарная.

Точить второй торец, оставшуюся поверхность предварительно и расточить отверстие под тонкое растачивание или протягивание.

Технологическая база - обработанная часть наружной поверхности и торец. Оборудование то же.

Плоскошлифовальная.

Шлифовать торцы последовательно с двух сторон.

Технологическая база - торец. Оборудование - плоскошлифовальный станок.

Алмазно-расточная (вертикально-протяжная).

Расточить (протянуть) отверстие под шлифование.

Технологическая база - торец и наружная поверхность (алмазно-расточная операция); торец и отверстие (протяжная). Оборудование - токарно-винторезный, токарный одношпиндельный полуавтомат или алмазно-расточной станок; при протягивании - вертикально-протяжной станок.

Токарная.

Точить наружную поверхность начисто. Производится одновременная обработка нескольких заготовок, насаженных на оправку.

Технологическая база - торец и отверстие (на оправке). Оборудование - токарно-винторезный станок или одношпиндельный полуавтомат.

Зубофрезерная.

Фрезеровать зубья начерно и начисто.

Технологическая база - та же. Оборудование - зубофрезерный полуавтомат.

В зависимости от типа производства может выполняться за одну операцию (единичное и мелкосерийное производство) или за две операции (серийное и массовое).

Протяжная (долбежная).

Протянуть (долбить) шпоночный паз или шлицы.

Технологическая база - торец и отверстие. Оборудование - вертикально-протяжной или долбежный станок.

Зубошевинговальная

Шевинговать зубья.

Технологическая база и оборудование аналогичны применяемым при шевинговании зубьев колеса со ступицей.

Термическая.

Калить или цементировать и калить заготовку или только зубья ТВЧ (по техническим требованиям чертежа).

Круглошлифовальная.

Шлифовать наружную поверхность и один торец.

Технологическая база - отверстие и второй торец (на оправке). Оборудование -круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станок.

Операция может исключаться при применении в качестве технологической базы при шлифовании отверстия эвольвентной поверхности зубьев.

Внутришлифовальная.

Шлифовать противоположный торец и отверстие за один установ.

Технологическая база - эвольвентная поверхность зубьев и торец (см. маршрут колеса со ступицей).

Зубошлифовальная.

Шлифовать зубья.

Технологическая база - торец и отверстие.

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия

Операционные эскизы технологического маршрута обработки зубчатых колес представлены в табл. 45 - 47.

Таблица 41 Одновенцовое зубчатое колесо. Диаметр 125 - 320 мм

Операция
П/п	Наименование	Содержание	Операционный эскиз
000	Заготови-тельная	Штамповка
005	Термическая	Отжиг
010	Токарная
015	Протяжная
020	Токарная
025	Контрольная
030	Зубофрезерная
035	Зубозакругляющая
040	Шевинговальная
045	Контрольная
050	Термическая	Закалка и отпуск
055	Внутришлифовальная
060	Калибровка
065	Обкатка
070	Контрольная

Таблица 42 Многовенцовое зубчатое колесо Диаметр 65 - 125 мм

Операция
П/п	Наименование	Содержание	Операционный эскиз
000	Заготови-тельная	Прокат
005	Токарная Установ А Установ Б	Подрезка торца, обработка наружных поверхностей. Подрезка второго торца, обработка отверстия и снятия фаски.
010	Протяжная	Протягивание отверстия и шлицев
015	Токарная	Чистовая подрезка торцов (2 установа)
020	Контрольная	Контроль размеров и биение торцов
025	Зубофрезерная	Фрезерование зубьев открытых венцов с припуском под шевингование
030	Зубодолбежная	Долбление зубьев закрытых венцов с припуском под шевингование
035	Зубозакругляющая	Закругление зубьев
040	Контрольная	Контроль размеров и межцентрового расстояния
045	Химико-термическая. Термическая Цементация. Нормализация
050	Внутришлифо вальная	Шлифование отверстия и торцов. (2 установа)
055	Шевинговаль ная	Шевингование зубьев
060	Термическая ТВЧ
065	Калибровочная	Калибровать отверстие и шлицы
070	Зубо- обкаточная	Обкатка зубьев
075	Контрольная	Контроль размеров, технических требований и межцентрового расстояния. Испытания на шум и контакт зубьев.

Таблица 43 Маршрутный технологический процесс обработки венцовых конических зубчатых колес с цементацией и закалкой

Технологическая операция	Оборудование	Технологическая база	Операционный эскиз
П/п	Наименование	Содержание
000	Заготовительная (штамповка)
005	Термическая	Отжиг
010	Токарная	Подрезка заднего торца, растачивание отверстия	Токарно-винторезный	Наружный диаметр
015	Сверлильная	Сверление отверстий для крепления зубчатого венца	Вертикально-сверлильный	Внутренний диаметр (отверстие)
020	Токарная	Подрезка переднего торца зубчатого колеса. Черновое обтачивание конусов зубчатого колеса.	Токарно-винторезный	Отверстие
025	Круглошлифо- вальная	Шлифование заднего торца	Круглошлифовальный станок	Отверстие
030	Протяжная	Протягивание отверстия	Протяжной станок	Задний торец
035	Токарная	Чистовое обтачивание конусов зубчатого колеса	Токарно-винторезный	Отверстие с упором по заднему торцу
040	Контрольная
045	Зубострогальная	Строгание зубьев	Зубостирогальный станок	Отверстие с упором по заднему торцу
050	Термическая	Цементация и закалка Отверстия для крепления зубчатого венца на ступице термообработке не подвергаются, так как развертываются в сборе.
055	Круглошлифовальная	Шлифование центрального отверстия и заднего торцал	Круглошлифовальный станок	Задний конус и впадины между зубьями
060	Контрольная

Червячные зубчатые колеса и червяки. Червячные зубчатые колеса бывают в виде венцов и цельные при малых размерах червячных пар. При больших размерах венец изготавливают отдельно и фланцем крепят к ступице. Зубчатый венец центрируется относительно ступицы центрирующим пояском (рис. 27).

Червяки малого модуля изготавливают цельными. При большом модуле червяки обычно изготавливают с центральным отверстием (рис. 27).

Точность изготовления червяков и червячных зубчатых колес регламентирована ГОСТ 3675-81.



Рис. 27. Типы червяков и червячных колес:

червяки - цельные и с центральным отверстием;

червячные колеса - цельные, с фланцевым креплением венца на валу и напрессовкой венца на ступицу.

Основные технологические задачи:

- обеспечение правильной геометрической формы и точности основных посадочных поверхностей (6 - 7 квалитет);

- равномерность угла поворота;

- обеспечение шероховатости поверхности Ra=1,25…0,32 мкм, что существенно влияет на к.п.д. червячной передачи;

- достижение концентричности отверстия и делительной окружности; концентричности отверстия и окружности выступов (радиальное биение по делительной окружности 0,03 - 0,04 мм);

- достижение перпендикулярности торцов к оси детали (торцовое биение 0,03-0,04 мм на диаметр 300-400 мм);

- обеспечение норм точности поверхностей зубьев (7 - 9 степени точности): равномерность углов поворота, определяемой допуском на шаг, накопленной ошибкой шага червяка и колеса, допуском на биение торца червяка и допуском на биении профиля (радиальное биение 0,005-0,02 мм);

- обеспечение полноты касания боковых поверхностей зубьев червяка и колеса что достигается совпадением профиля червяка и колеса;

- обеспечение твердости рабочих поверхностей.

Материалы, применяемые чаще всего:

- червяки - стали марок 15, 12ХН2, 12ХН3, 40Х, 40ХМ и других и во многих случаях, повергают цементации и закалке до твердости HRCэ 60 - 62;

- червячные зубчатые колеса - бронза марок Бр.ОФ10-1, Бр.ОНФ; чугун марок СЧ 12, СЧ 15, СЧ 18, СЧ 21. С целью экономии бронзы применяют биметаллические отливки, представляющие собой стальную заготовку, залитую по ободу бронзой, или на стальную ступицу напрессовывают бронзовое кольцо.

Основные операции механической обработки червяков и червячных колес.

Червяки и червячные зубчатые колеса до этапа нарезания ниток и зубьев обрабатывают теми же способами и на том же технологическом оборудовании, что и обработка двухсторонних ступенчатых валов и цилиндрических зубчатых колес.

Особенности механической обработки витков червяка и зубьев червячного колеса.

Нарезание ниток (витков) у червяков с архимедовой спиралью производят на резьбофрезерных или токарно-винторезных станках. Недостаток червяка, также как и червячного колеса, с архимедовой спиралью состоит в том, что ни сам червяк, ни червячные фрезы, применяемые для фрезерования, не удается шлифовать. Поэтому точность червяков с архимедовой спиралью не высокая.

Зубья колеса архимедовой червячной передачи нарезают червячными фрезами с прямобочным профилем в осевом сечении. Основное условие нарезания зуба червячного колеса червячной фрезой или отдельным летучим резцом - соблюдение межцентрового расстояния «инструмент - колесо», равного межцентровому расстоянию «червяк - колесо».

Технологический маршрут обработки.

Червячные зубчатые колеса обрабатывают по технологическому маршруту, аналогичному обработке цилиндрических зубчатых колес (табл. 48).



Таблица 44 Технологический маршрут обработки червяка с центральным отверстием.

№	Операция	Операционные эскизы
	Наименование	Содержание
000	Заготовительная	Прокат
005	Токарная.	Подрезка торца, сверление, растачивание, развертывание отверстия.
010	Протяжная.	Протягивание шпоночного паза.
015	Токарная.	Черновое обтачивание и подрезание торцев детали, запрессованной на оправку. Чистовое обтачивание наружной поверхности и наружных поясков, подрезание торцев.
020	Круглошлифовальная.	(Деталь неподвижно установлена на оправке). Шлифование наружной поверхности, контрольных поясков и торцов (два установа).
025	Контрольная
030	Резьбонарезная	Черновая и чистовая нарезка витков с припуском под шлифование.
035	Термообработка
040	Внутришлифовальная.	Предварительное шлифование отверстия и торца.
045	Круглошлифовальная.	Предварительное шлифование наружной поверхности, контрольных поясков и второго торца.
050	Внутришлифовальная.	Чистовое шлифование отверстия и торцов от контрольных поясков (два установа)
055	Круглошлифовальная.	Чистовое шлифование наружной поверхности и контрольных поясков.
060	Резьбошлифовальная	Предварительное шлифование витков червяка. (червячно-шлифовальный станок).
065	Резьбошлифовальная	Окончательное шлифование витков червяка. (червячно-шлифовальный станок).
070	Полировальная.	Полирование витков червяка.
075	Контрольная.

Типовой технологический процесс изготовления рычагов

К рычагам относят детали, образованные из совокупности втулок, соединенных между собой стержнями, которые не обрабатываются или обрабатываются с невысокой точностью. К ним относятся рычаги, тяги, серьги, вилки, балансиры, шатуны, прихваты и т.п.

Основные технологические задачи:

- обеспечение правильной геометрической формы и точности основных отверстий и их торцов (7 - 9 квалитет);

- обеспечение точности межосевого расстояния основных отверстий и
расстояние между торцами втулок (± 0,3);

- обеспечение параллельности осей основных отверстий (0,05 - 0,25 мм на 100 мм длины), перпендикулярности торцевых поверхностей втулок к осям основных отверстий (0,05 - 0,3 мм на 100 мм длины), параллельности торцов втулок между собой (0,05 - 0,25 мм на 100 мм длины);

- отклонение от соосности наружных поверхностей головок рычагов, тяг, серег и др. относительно основных отверстий 0,5 - 1 мм;

- шероховатость поверхности основных отверстий Ra = 2,5…0,32 мкм; торцевых поверхностей Ra = 1,25 мкм.

Твердость рабочих поверхностей 56 - 62 HRCэ.

Материалы, применяемые чаще всего:

- без термообработки: стали 45, 40Х, чугуны СЧ18, СЧ24, КЧ35-10, КЧ37-12

- с термическим улучшением: стали 20, 30, 35, 35Л, 45, 50, 50Г, 40Х, 40ХН;

- закаленные: стали 45, 40Х, 40ХН;

- цементирование и закаленные: стали 15Х, 20Х.

Значительное разнообразие конструкции рычагов вызывает необходимость их классификации с целью сужения типовых технологических процессов. С этой целью возможна следующая классификация:

- рычаги, у которых торцы втулок имеют общую плоскость или их торцы лежат в одной плоскости;

- рычаги, у которых торцы втулок лежат в разных плоскостях;

- рычаги, у которых имеется длинная втулка с отверстием и значительно более короткие втулки.

Основные схемы базирования

При фрезеровании торцов втулок за технологическую базу принимают или поверхности стержня рычага или противоположные торцы втулок. При их шлифовании за технологическую базу принимают противоположные торцы втулок.

При обработке основных отверстий, в качестве технологической базы выбирают обработанные торцы втулок и их наружные поверхности, что обеспечивает равностенность втулок. Заключительные этапы обработки выполняют при использовании в качестве технологической базы одного или двух основных отверстий и торцов втулок. При обработке на автоматических линиях для соблюдения принципа постоянства баз рычаги базируют и закрепляют за стержень в приспособлениях-спутниках.

Таблица 45 Маршрутный технологический процесс обработки рычага

№	Операция	Оборудование	Технологическая база
	Наименование	Содержание
000	Заготовительная
005	Фрезерная	Фрезерование торцов бобышек	Фрезерный станок	Противоположные торцы и наружные поверхности бобышек
010	Сверлильная	Сверление отверстий основной и вспомогательной базы, зенкование фасок	Сверлильный станок	Обработанные торцы бобшек и их наружные поверхности
015	Сверлильная	Цекование торцов бобышек с другой стороны, зенкерование отверстий и зенкование фасок	Сверлильный станок	Обработанные торцы бобышек и отверстия в них
020	Сверлильная	Сверление, зенкерование фаски и нарезание резьбы в отверстиях под стопор	Сверлильный станок	Поверхности отверстий и торец бобышек
025	Сверлильная	Развертывание отверстий	Сверлильный станок	Торцы бобышек и отверстия

Основные операции механической обработки рычагов и вилок.

Заготовительная. Чугунные заготовки получают литьем в песчаные или оболочковые формы. Отливки из ковкого чугуна подвергают отжигу и последующей правке для уменьшения остаточных деформаций. Стальные заготовки получают ковкой, штамповкой, литьем по выплавляемым моделям, а в единичном производстве сваркой.

Фрезерная. Последовательная или одновременная обработка торцевых поверхностей основных отверстий. Торцы обрабатываются начерно и начисто или с припуском под шлифование (при необходимости);

Технологическая база (установочная) - поверхность стержня или противоположные торцы втулок.

Сверлильная (расточная, координатно-расточная). Обработка основных отверстий.

Протяжная (долбежная). Обработка шпоночных и шлицевых канавок в основных отверстиях.

Фрезерная. Обработка поверхностей стержня рычага, прорезей, пазов, фасонных исполнительных поверхностей рычагов и вилок.

Сверлильная. Обработка вспомогательных отверстий и нарезание резьб.

Термическая. Термическая обработка отдельных поверхностей.

Шлифовальная. Шлифование ответственных поверхностей.

Моечная.

Контрольная.

Разработка маршрута технологического процесса

Технологический маршрут обработки заготовки устанавливает последовательность выполнения технологических операций [3, 5, 6, 8, 11, 14, 28, 29].

На этапе разработки маршрута технологического процесса решаются следующие задачи:

- намечается общий план обработки детали;

- предварительно выбираются средства технологического оснащения;

- намечается содержание операций.

Рекомендации к последовательности разработки маршрута обработки.

Маршрут обработки.

Вначале обрабатывают поверхности, принятые за установочные базы; затем обрабатывают поверхности в последовательности обратной их точности, т.е. чем точнее должна быть поверхность, тем позже она должна обрабатываться. В конец маршрута выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей, например, наружных резьб, шлицев, зубьев и т.п.

Поверхности, на которых не допускается наличие раковин и других дефектов, обрабатываются вначале начерно, а в подозрительных случаях и начисто.

При обработке точных ответственных деталей обработку делят на три последовательные стадии: черновую, чистовую и отделочную. Необходимость этого диктуется тем, что чередование только черновой и отделочной обработки не в состоянии обеспечить заданную точность. Кроме того, вынесение отделочной операции в конец обработки уменьшает риск случайного повреждения окончательно обработанных поверхностей в процессе их получения и транспортирования детали.

Роль и место термической обработки.

Если деталь подвергается термической обработке, то технологический процесс механической обработки расчленяется на две части: технологический процесс до термообработки и после нее. Очень часто детали в процессе термообработки коробятся, поэтому в технологическом процессе предусматривают операцию рихтовки, правки или повторную механическую обработку для устранения полученных в процессе термической обработки отклонений. Предусматривается также и операция исправления установочных баз.

Термическая обработка детали может быть выполнена на двух этапах ее изготовления:

- если твердость НRСЭ<40, то целесообразно термическую обработку выполнить на этапе черновой заготовки;

- если твердость НRСЭ>40, то термическая обработка выполняется после чистовой обработки перед окончательной, которая ведется шлифованием, следовательно, имеется два периода обработки - обработка сырой и обработка закаленной заготовки.

Химико-термическая обработка.

Если чертежом предусматривается цементация с последующей закалкой, то она производится после получистовой или чистовой обработки.

Если же на цементированной поверхности чертежом предусмотрены незакаленные участки, то термическую обработку проводят в два приема:

- цементация после получистовой обработки;

- механическая обработка поверхностей не требующей закалки;

- закалка детали.

В этом случая твердость получают только те поверхности, на которых остался цементованный слой.

Второй способ - оставление дополнительного припуска под цементацию. На поверхностях, не подлежащих цементации и закалке, оставляется слой металла толщиной больше, чем глубина цементации. Дополнительный слой металла снимается механической обработкой после цементации детали. При закалке твердость повышается только на цементованной части поверхности детали.

Третий способ - изоляция поверхности детали, не требующей цементации и закалки, нанесением меди в гальванических ваннах:

- механическая обработка (чистовая);

- омеднение;

- цементация;

- закалка;

- окончательная обработка изолированных (омедненных) поверхностей;

- механическая обработка поверхностей.

Маршрут обработки

Операции второстепенного характера, такие как сверление мелких отверстий, прорезание канавок, обтачивание фасок, снятие заусенцев и т.п., рекомендуется выполнять на операциях чистовой обработки.

Операции технического контроля обычно намечаются после тех этапов обработки, где вероятно повышенное появление брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, а также в конце обработки.

Оптимальный вариант маршрутного технологического процесса обработки заготовки выбирают на основе сопоставления нескольких конкурирующих вариантов технологических процессов. Эти варианты могут различаться последовательностью обработки поверхностей, схемами установки и технологическими базами, применяемым технологическим оборудованием, приспособлениями, режущими инструментами и др. В результате анализа базирования и точности обработки выбирают технологический процесс получения деталей заданного качества при наименьшей технологической себестоимости.

Намеченный маршрут изготовления детали и предварительный выбор средств технологического оснащения позволяет перейти к проектированию содержания технологических операций.

Разработка технологических операций

При проектировании технологической операции решается комплекс вопросов [3, 5, 6, 14, 28, 29, 34]:

- уточняется содержание операции (предварительно намеченное в маршруте обработки);

- определяются последовательность и содержание переходов;

- окончательно выбираются средства технологического оснащения;

- устанавливаются режимы резания;

- определяются нормы времени;

- определяются настроечные размеры;

- разрабатываются операционные эскизы;

- определяется разряд и квалификация работы.

Выбор структуры операций и последовательности переходов тесно связаны с выбором оборудования и технологической оснастки. Решающим фактором при выборе металлорежущего станка, обеспечивающего выполнение технических требований к детали, является экономичность обработки. Для проведения технико-экономического сравнения обработки заготовки на двух сопоставляемых станках необходимо сделать расчет технологической себестоимости бухгалтерским методом, т.е. сравнением по заработной плате производственных рабочих и цеховых накладных расходов на изготовление детали.

При выборе технологической оснастки следует по возможности применять стандартные или унифицированные приспособления и вспомогательный инструмент. Целесообразность применения специальных приспособлений должна быть убедительно доказана.

При определении номенклатуры режущего инструмента стремятся, как правило, использовать стандартный инструмент (см. п. 3.6). Применение каждого специального инструмента должно быть обосновано в расчетно-пояснительной записке. Аналогичные требования предъявляются при выборе средств технического контроля. Инструмент для контроля готовой детали выбираются на стадии анализа и разработки технических требований к детали по методике изложенной в [5].

Расчет межоперационных припусков и размеров выполняют обычно для наиболее ответственных поверхностей, определяющих выполнение деталью ее служебного назначения по методике, изложенной в [29, с.173 - 180]. При расчете припусков используют допуски и погрешности по угловым и линейным размерам, определенные в ходе анализа точности обработки детали. На остальные поверхности детали припуски определяют по справочнику [3, 8, 14, 29]. По результатам расчета межоперационных и общих припусков и межоперационных размеров уточняют размеры заготовки.

Расчет режимов резания выполняют на одну - две операции по методике, изложенной в [1, 2, 30]. На остальные операции и переходы режимы резания назначают по справочникам и корректируют по станку [3, 6, 14, 30]. Наиболее вероятные режимы резания при обработке стали 45 даны в табл. 53.

По известным формулам рассчитывают основное технологическое время tо [1, 2, 8, 14, 30].

Норму времени tшт.к определяют после подсчета tшт., a подготовительно-заключительного времени tпз по нормативам [15, 16]. По классификаторам определяют коды профессий, нормы времени, тарифные ставки, по тарифно-квалификационному справочнику устанавливают разряд работы.

Полученные в результате расчета данные режимов резания и технического нормирования заносят в соответствующие графы карты технологического процесса.

Технико-экономическое обоснование выбранного варианта технологического процесса выполняют по методикам, изложенным в [4, 5, 11, 14, 26, 30, 34].

Пример разработки маршрутно-операционного технологического процесса изготовления детали

Деталь. Вал-шестерня (см. рис.2).

Маршрут обработки.

1. Вначале обрабатывают поверхности принятые за установочные базы. Типовой технологический процесс изготовления деталей типа валов длиной свыше 120 мм рекомендует обрабатывать их в центрах, то есть основными технологическими базами являются центровочные отверстия. Для детали вал-шестерня основные технологические базы - центровочное отверстие А 6,3 ГОСТ 14034-74 и фаска отверстия Ш 58Н7.

В соответствии с правилами выбора баз, черновую технологическую базу используют один раз. Далее переходят к чистовым технологическим базам.

Подготовка установочных технологических баз может быть осуществлена по двум вариантам маршрута обработки.

Вариант 1. Подрезка торца (обязательно в первую очередь, так как торец является настроечной и измерительной базой), зацентровка отверстия, черновая обработка наружных поверхностей диаметрами 80, 65, 60 и 51 мм (необходимо для перехода на чистовую базу с целью подготовки технологической базы на Ш 58Н7). Переустановка заготовки. Базирование и закрепление по чисто обработанной наружной поверхности. Обработка второй основной технологической базы.

Вариант 2. Закрепление заготовки по наружной конической поверхности. Подрезка торца со стороны отверстия, предварительная обработка отверстия Ш 58Н7 и черновая обработка наружного Ш 105. Переустановка заготовки. Установка и закрепление заготовки по чисто обработанной базовой поверхности (наружному диаметру зубчатого венца (Ш 105) - подготовка основной технологической базы - подрезка торца и зацентровка отверстия Ш 6,3. Недостаток - отсутствие упорной поверхности, а колебание допуска на припуск приводит к затруднениям настройки станка на партию деталей. Создание упорной поверхности по торцу зубчатого венца предусматривает трехкулачковый самоцентрирующий патрон с удлиненной поверхностью зажима детали (80 - 100 мм высота самого патрона, а при длине зажима детали в 240 мм с упором по торцу зубчатого венца рабочая часть кулачков должна быть 100 - 150 мм).

Потому вариант 1 предпочтителен.

2. Чем точнее поверхность, тем позже она обрабатывается. Поверхности Ш 80k6, Ш65k6, Ш 58Н7 должны обрабатываться после термообработки, которая производится после чистовой токарной обработки.

3. В конец маршрута выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей (шлицев, зубчатый венец) и второстепенных элементов (отверстий).

4. Деталь подвергается термической обработке. Технологический процесс механической обработки в этом случае расчленяется на две части: технологический процесс до термообработки и после нее. Так как твердость поверхности детали НRСЭ>40, то термическая обработка выполняется после чистовой обработки перед окончательной, которая ведется шлифованием. Поэтому обработку шлицевых и зубчатых поверхностей, а также обработку отверстий М 12 необходимо произвести до термообработки. Так как в процессе термообработки деталь может быть получить дефект в виде коробления, поэтому в технологическом процессе необходимо предусмотреть операцию исправления основных технологических баз. После термообработки должна быть токарная операция - притирка центров.

5. Чертежом предусматривается цементация с последующей закалкой. Цементация производится после получистовой или чистовой обработки.

Чертежом предусмотрены незакаленные участки - торец зубчатого венца на Ш 90 мм и 3 отверстия М12. Поэтому необходимо оставить дополнительный припуск под цементацию на торец зубчатого венца больше, чем глубина цементации. Дополнительный слой металла снимается механической обработкой после цементации детали, перед термообработкой. Термическую обработку необходимо провести в два приема:

- цементация после получистовой обработки;

- механическая обработка поверхностей не требующей закалки. Подрезка торца; сверление и нарезание резьбы М12;

– закалка детали.

На основе типового технологического процесса изготовления деталей класса валов и с учетом конструктивных особенностей и технических требований к рассматриваемой детали вал-шестерни маршрут технологического процесса следующий:

Заготовительная (штамповка).

Т...