RU2470731C2 - Toothed tool for hardening - Google Patents
Toothed tool for hardening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470731C2 RU2470731C2 RU2011108777/02A RU2011108777A RU2470731C2 RU 2470731 C2 RU2470731 C2 RU 2470731C2 RU 2011108777/02 A RU2011108777/02 A RU 2011108777/02A RU 2011108777 A RU2011108777 A RU 2011108777A RU 2470731 C2 RU2470731 C2 RU 2470731C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- tooth
- gear
- teeth
- workpiece
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам и устройствам для отделочно-упрочняющей обработки заготовок зубчатых колес из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием в холодном состоянии зубчатым инструментом - накатником.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods and devices for finishing and hardening processing of gear blanks from steels and alloys by surface plastic deformation in a cold state by a gear tool - knurling.
Известно устройство и специальный станок мод. Ст-1071, изготовитель ЗИЛ [1] для поверхностного пластического деформирования, упрочнения и калибрования зубчатых колес, в котором три накатника, выполненные в виде закаленных эталонных зубчатых колес, расположены под углом 120° один к другому, с определенным статическим усилием прижимаются к сырой заготовке обрабатываемого зубчатого колеса и обкатываются с ней. Одно эталонное зубчатое колесо является ведущим и имеет принудительное вращение. Заготовка получает вращение от ведущего эталонного колеса, а два других эталонных колеса - от заготовки [2].A device and a special machine mod. St-1071, manufacturer of ZIL [1] for surface plastic deformation, hardening and calibration of gears, in which three knurls made in the form of hardened reference gears are located at an angle of 120 ° to each other, with a certain static force are pressed against the raw workpiece machined gears and run in with it. One reference gear wheel is driving and has a forced rotation. The workpiece receives rotation from the driving reference wheel, and two other reference wheels from the workpiece [2].
Известное устройство отличается ограниченными технологическими возможностями, недостаточной эффективностью процесса обработки, низкой производительностью, связанной с большим временем приработки, минимальной площадью контакта сопрягаемых профилей, а также остается необходимость в перемещении инструмента на ширину зубчатого венца обрабатываемого колеса и ограничение угла скрещивания осей и ширины венца инструмента, обусловленные размерами поля зацепления, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности, ограниченными возможностями регулирования шероховатости поверхности.The known device is characterized by limited technological capabilities, insufficient efficiency of the processing process, low productivity associated with long running times, minimal contact area of the mating profiles, and there remains the need to move the tool to the width of the gear rim of the machined wheel and to limit the angle of intersection of the axes and the width of the rim of the tool, due to the size of the engagement field, low efficiency, not sufficiently large depth of the hardened layer and insufficient about a high degree of hardening of the treated surface, limited possibilities for regulating surface roughness.
Известно устройство для поверхностного пластического деформирования, упрочнения и калибрования зубчатых колес, содержащее три накатника, выполненные в виде закаленных эталонных зубчатых колес, расположенных под углом 120° один к другому и охватывающих заготовку обрабатываемого зубчатого колеса, при этом одно эталонное зубчатое колесо имеет индивидуальный привод вращения и является ведущим для принудительного вращения заготовки и других эталонных колес при обкатывании, другое эталонное колесо снабжено устройством статического прижатия к заготовке обрабатываемого зубчатого колеса, причем дополнительно к одному эталонному колесу прикладывают PИМ импульсную нагрузку от гидравлического генератора импульсов, при этом наружная рабочая поверхность зубьев одного эталонного колеса выполнена из стальной проволоки круглого сечения, отрезки которой установлены вдоль зуба и закреплены на торцах зубьев эталонного колеса, причем торцы зубьев выполнены в виде планок и спрофилированы по форме зуба, а наружная рабочая поверхность зубьев другого эталонного колеса выполнена из стальной проволоки круглого сечения, которая изогнута и спрофилирована по форме зубьев, набрана в пакет, который закреплен на ступице, таким образом, что прутки проволоки расположены поперек направления зуба [3, 4].A device is known for surface plastic deformation, hardening and calibration of gears, comprising three knurls made in the form of hardened reference gears located at an angle of 120 ° to one another and covering the workpiece of the gear being machined, while one reference gear has an individual rotation drive and is the leading one for forced rotation of the workpiece and other reference wheels when rolling in, the other reference wheel is equipped with a static clamp device tia to the workpiece of the gear being machined, and in addition to one reference wheel, P IM is applied a pulse load from a hydraulic pulse generator, while the outer working surface of the teeth of one reference wheel is made of steel wire of circular cross section, the segments of which are mounted along the tooth and fixed to the ends of the teeth of the reference wheels, and the ends of the teeth are made in the form of strips and profiled in the shape of a tooth, and the outer working surface of the teeth of another reference wheel is made of steel wire of circular cross section, which is curved and profiled in the shape of the teeth, is assembled in a package that is fixed on the hub, so that the wire rods are located across the direction of the tooth [3, 4].
Известное устройство отличается ограниченными технологическими возможностями, низкой производительностью, связанной с большим временем приработки, минимальной площадью контакта сопрягаемых профилей, а также остается необходимость в перемещении инструмента на ширину зубчатого венца обрабатываемого колеса и ограничение угла скрещивания осей и ширины венца инструмента, обусловленные размерами поля зацепления, а также сложностью конструкции устройства и высокой стоимостью процесса упрочнения.The known device is characterized by limited technological capabilities, low productivity associated with long running times, minimal contact area of mating profiles, and there remains the need to move the tool to the width of the gear rim of the machined wheel and to limit the angle of intersection of the axes and the width of the rim of the tool, due to the size of the engagement field, as well as the complexity of the design of the device and the high cost of the hardening process.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, повышение производительности обработки путем увеличения площади контакта сопрягаемых профилей инструмента и обрабатываемых зубьев, повышение КПД, увеличение глубины упрочненного слоя и повышение степени упрочнения обрабатываемой поверхности, а также возможность регулирования шероховатости поверхности и удешевления процесса упрочнения.The objective of the invention is to expand technological capabilities, increase processing productivity by increasing the contact area of mating tool profiles and machined teeth, increase efficiency, increase the depth of the hardened layer and increase the degree of hardening of the treated surface, as well as the ability to control surface roughness and reduce the cost of the hardening process.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого зубчатого инструмента для упрочнения зубьев колес зацепления Новикова - накатника, который состоит из ступицы, соединенной с помощью упругого элемента с зубчатым венцом, разделенным на части, размещенные перпендикулярно оси инструмента, причем каждая часть зубчатого венца представляет собой диск, установленный с возможностью изменения своего положения относительно оси инструмента и относительно соседнего диска, а также с учетом угла наклона линии зуба, при этом наружная рабочая поверхность зубьев каждого диска выполнена из стальной проволоки круглого сечения, отрезки которой изогнуты и спрофилированы по форме зубьев и жестко закреплены на диске в два поперечных ряда, таким образом, что прутки проволоки расположены поперек направления зуба, при этом прутки, контактирующие с делительной головкой зуба заготовки, спрофилированы с учетом натяга, выполнены отдельно и образуют свой поперечный ряд, а прутки, контактирующие с делительной ножкой зуба заготовки, спрофилированы также с учетом натяга, выполнены отдельно и образуют свой поперечный ряд, кроме того, на рабочих поверхностях прутков проволоки нанесен слой эпилама, представляющий собой многокомпонентную систему, включающую фторосодержащие поверхностно-активные вещества и регулирующие добавки в различных растворителях.The problem is solved with the help of the proposed gear tool for hardening the teeth of the Novikov gear wheels - the knurl, which consists of a hub connected by means of an elastic element with a gear ring divided into parts placed perpendicular to the axis of the tool, and each part of the ring gear is a disk mounted with the possibility of changing its position relative to the axis of the tool and relative to the adjacent disk, and also taking into account the angle of inclination of the tooth line, while the external working The surface of the teeth of each disk is made of steel wire of circular cross section, the segments of which are bent and profiled in the shape of the teeth and rigidly fixed to the disk in two transverse rows, so that the wire rods are located across the direction of the tooth, while the bars in contact with the dividing head of the tooth of the workpiece , profiled taking into account the interference, made separately and form their transverse row, and the bars in contact with the dividing leg of the tooth of the workpiece, profiled also taking into account the interference, made separately and about form their transverse row, in addition, on the working surfaces of the wire rods an epilame layer is applied, which is a multicomponent system including fluorine-containing surfactants and regulatory additives in various solvents.
Сущность предлагаемого зубчатого инструмента - накатника поясняется чертежами.The essence of the proposed gear tool - knurling is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена конструкция накатника для упрочнения зубчатых колес зацепления Новикова, общий вид с торца; на фиг.2 - накатник, частичный продольный разрез; на фиг.3 - накатник, общий вид сверху на фиг.1; на фиг.4 - диск с рабочими зубьями, выполненными из стальной проволоки круглого сечения, общий вид с торца; на фиг.5 - диск, частичный продольный разрез; на фиг.6 - диск, общий вид сверху на фиг.4; на фиг.7 - пруток, контактирующий с делительной головкой зуба заготовки, спрофилирован с учетом натяга и нанесенным слоем эпилама, вид спереди и слева; на фиг.8 - пруток, контактирующий с делительной ножкой зуба заготовки, спрофилирован с учетом натяга и нанесенным слоем эпилама, вид спереди и слева; на фиг.9 - схема поверхностного пластического деформирования обкатыванием предлагаемым зубчатым инструментом - накатником заготовки зубчатого колеса зацепления Новикова; на фиг.10 - второй вариант крепления дисков на ступице предлагаемого инструмента; на фиг.11 - зубчатый инструмент с различными диаметрами вершин зубьев его дисков; на фиг.12 - зубчатый инструмент с различной толщиной прокладок между ступицей инструмента и зубчатыми дисками.Figure 1 shows the design of the knurl for hardening gears Novikov gearing, a General view from the end; figure 2 - knurl, a partial longitudinal section; figure 3 - knurl, a General top view of figure 1; figure 4 - disk with working teeth made of steel wire of circular cross section, a General view from the end; figure 5 is a disk, a partial longitudinal section; figure 6 is a disk, a General top view of figure 4; Fig.7 is a bar in contact with the dividing head of the tooth of the workpiece, profiled taking into account the interference fit and the applied layer of epilam, front and left; on Fig - rod in contact with the dividing leg of the tooth of the workpiece, profiled taking into account the interference fit and the applied epilame layer, front and left; figure 9 is a diagram of the surface plastic deformation by rolling in the proposed gear tool - knurled billet gear gear Novikov; figure 10 is a second variant of mounting discs on the hub of the proposed tool; figure 11 - gear tool with different diameters of the vertices of the teeth of its disks; in Fig.12 - a gear tool with different thicknesses of gaskets between the hub of the tool and the gear discs.
Предлагаемый зубчатый инструмент - накатник предназначен для упрочнения зубьев колес зацепления Новикова. Круговинтовые передачи Новикова применяют в тяжелых машинах, и профили зубьев колес очерчиваются дугами окружностей. Начальное касание (без нагрузки) происходит в точке, которая перемещается не по высоте зубьев, а только в осевом направлении, т.о. линия зацепления параллельна осям колес, при этом зубчатые колеса косозубые с углом наклона линии зуба β. К достоинствам таких зубчатых передач относятся: пониженные контактные напряжения, благоприятные условия для образования масляного клина, возможность применения колес с малым числом зубьев и, следовательно, большие передаточные числа. Несущая способность передач Новикова по критерию контактной прочности существенно выше, чем эвольвентных. Поэтому проблемы упрочнения и повышения износостойкости зубчатых колес зацепления Новикова весьма актуальны.The proposed gear tool - knurl is designed to harden the teeth of Novikov gear wheels. Novikov rotary helical gears are used in heavy machines, and the profiles of the teeth of the wheels are outlined by arcs of circles. The initial touch (no load) occurs at a point that does not move along the height of the teeth, but only in the axial direction, i.e. the gearing line is parallel to the axles of the wheels, while the gears are helical with the angle of inclination of the tooth line β. The advantages of such gears include: reduced contact stresses, favorable conditions for the formation of an oil wedge, the possibility of using wheels with a small number of teeth and, therefore, large gear ratios. The bearing capacity of Novikov gears by the criterion of contact strength is significantly higher than involute ones. Therefore, the problems of hardening and improving the wear resistance of Novikov gears are highly relevant.
Предлагаемый зубчатый инструмент - накатник служит для поверхностного пластического деформирования, упрочнения и калибрования рабочей поверхности зубчатых колес зацепления Новикова с использованием как постоянной статической, так и периодической импульсной нагрузок.The proposed gear tool - knurl is used for surface plastic deformation, hardening and calibration of the working surface of the gear wheels of the Novikov gear using both constant static and periodic pulsed loads.
Предлагаемый зубчатый инструмент - накатник состоит из ступицы 1, соединенной с помощью упругого элемента 2 с зубчатым венцом, разделенным на части 3, размещенные перпендикулярно оси инструмента (см. фиг.1-3). Каждая часть зубчатого венца представляет собой диск 4, установленный с возможностью изменения своего положения относительно оси инструмента и относительно соседнего диска, а также с учетом угла наклона линии зуба β (фиг.4-6). Наружная рабочая поверхность зубьев каждого диска выполнена из стальной проволоки круглого сечения, отрезки 5 и 6 которой изогнуты и спрофилированы по форме зубьев и жестко закреплены на диске в два поперечных ряда, таким образом, что прутки проволоки расположены поперек направления зуба (фиг.7-8). Прутки 5, контактирующие с делительной головкой зуба заготовки и упрочняющие ее, спрофилированы с учетом натяга, выполнены отдельно и образуют свой поперечный ряд. Каждый спрофилированный пруток 5 может состоять из нескольких элементарных отрезков проволоки, соединенных, например, точечной сваркой (см. фиг.7).The proposed gear tool - the knurl consists of a hub 1 connected by means of an
Прутки 6, контактирующие с делительной ножкой зуба заготовки и упрочняющие ее, спрофилированы с учетом натяга, выполнены отдельно и образуют свой поперечный ряд.The
Каждый спрофилированный пруток 5 и 6 устанавливается, не менее чем двумя концами, в радиальные отверстия, просверленные на периферии дисков, и крепится, например, точечной сваркой.Each profiled
Особенностей конструкции предлагаемого зубчатого инструмента может быть множество. Вот некоторые варианты конструкции инструмента. В варианте первом (фиг.2) ступица 1 выполнена с кольцевыми канавками 1к, заполненные материалом, из которого выполнены упругие элементы 2, предохраняющие зубчатые диски от осевого перемещения. Во втором варианте (фиг.10) конструкция ступицы 8 несколько изменена. Она имеет с одного конца буртик, а с другого - резьбовую поверхность. Зубчатые диски 3 посажены на ступицу с помощью упругих элементов 9, расположенных между ступицей и зубчатыми дисками, и упругих элементов - прокладок 10, расположенных между торцами зубчатых дисков и зажимной гайкой 11. Упругие прокладки предохраняют зубчатые диски от осевого перемещения и обеспечивают необходимые осевые зазоры между дисками, устанавливаемые и регулируемые с помощью гайки 11. В третьем варианте (фиг.11) конструкции инструмента зубчатые диски выполнены с разными диаметрами вершин зубьев, увеличивающимися от середины инструмента к его торцам, при этом соотношение этих диаметров может быть в пределах DMAX/DMIN=1,01…1,10. Это дает возможность более полной обработки всей поверхности зубьев колеса при значительных углах скрещивания осей инструмента и колеса, при этом поставленная цель достигается при меньших деформациях упругих элементов. В четвертом варианте конструкции инструмента (фиг.12) цели, указанные в третьем варианте, достигаются применением упругих элементов 2 различной толщины, увеличивающейся от торцов инструмента к его середине. Инструмент может быть изготовлен для работы со скрещивающимися осями заготовки и инструмента, так и с параллельными.Design features of the proposed gear tool may be many. Here are some design options for the tool. In the first embodiment (FIG. 2), the hub 1 is made with annular grooves 1k filled with material from which
Работа предлагаемого зубчатого инструмента - накатника заключается в следующем.The work of the proposed gear tool - knurling is as follows.
Величина статической силы деформирования при обкатывании выбирается наибольшей из обеспечивающих упругие контактные деформации обрабатываемого материала заготовки зубчатого колеса, а также в зависимости от требуемой глубины наклепа и необходимого качества поверхности, возможно использование импульсной нагрузки с определенной частотой пульсации, которая влияет на глубину наклепа и качество поверхности.The value of the static deformation force during the run-in is selected as the largest of the gear billet providing elastic contact deformation of the processed material, and also depending on the required hardening depth and the required surface quality, it is possible to use a pulse load with a certain ripple frequency, which affects the hardening depth and surface quality.
Зубчатый инструмент - накатник предназначен для финишной обработки поверхностным пластическим деформированием - обкатыванием зубчатых колес зацепления Новикова. Заготовка обрабатываемого колеса получает вращательное движение VЗ от колеса - накатника, которое принудительно вращается со скоростью VИ от индивидуального привода (не показан) (фиг.9). Скорость вращения заготовки производится в одном и другом направлениях и задают в зависимости от требуемого качества, производительности, конструктивных особенностей заготовки и оборудования. Обычно скорость составляет 30…40 м/мин.Toothed tool - knurling is designed for finishing by surface plastic deformation - rolling in gears of Novikov gears. The workpiece of the machined wheel receives a rotational movement V З from the wheel-knurl, which is forcibly rotated at a speed of V And from an individual drive (not shown) (Fig. 9). The speed of rotation of the workpiece is made in one and the other directions and is set depending on the required quality, productivity, design features of the workpiece and equipment. Typically, the speed is 30 ... 40 m / min.
Инструмент вводят в зацепление с обрабатываемой заготовкой зубчатого колеса. За счет наличия упругих элементов 2 зубчатые диски, самоустанавливаясь во впадине обрабатываемого колеса, перемещаются друг относительно друга в окружном и радиальном направлении и изменяют положение своих осей относительно оси ступицы. При этом в контакт с обрабатываемой заготовкой одновременно входят все зубчатые диски. Инструменту сообщают крутящий момент и продольное, возвратно-поступательное движение вдоль оси заготовки на величину, не более ширины одного зубчатого диска. При этом за счет наличия контакта между зубьями заготовки и всеми зубчатыми дисками инструмента одновременно производится обработка всей длины обрабатываемого зуба.The tool is engaged with the workpiece of the gear wheel. Due to the presence of
Время приработки инструмента сокращается до 5 раз, производительность обработки увеличивается в 1,5 раза.The running-in time of the tool is reduced to 5 times, the processing productivity increases by 1.5 times.
В процессе обработки зубчатой поверхности заготовки колеса деформирующим зубчатым накатником, вращающейся в процессе обкатывания от накатника, обеспечивается постоянный гарантированный контакт накатника с обрабатываемой зубчатой поверхностью за счет нажимного статического PСТ и импульсного PИМ усилий. При этом зубья деформирующего накатника самоустанавливаются за счет прогибания боковых сторон зубьев и принимают форму зуба заготовки, увеличивая площадь контакта (см. фиг.9).In the process of machining the tooth surface of the wheel blank with a deforming gear wheel, rotating in the process of rolling from the wheel, a constant guaranteed contact of the wheel with the work surface is guaranteed due to the pressure of static P PT and pulsed P IM forces. In this case, the teeth of the deforming recumbent are self-installing due to the deflection of the tooth lateral sides and take the shape of the tooth of the workpiece, increasing the contact area (see Fig. 9).
Одной из особенностей процесса обкатывния предлагаемым накатником является то, что зубья накатника с деформирующими элементами на боковых сторонах, выполненные из прутков проволоки, изготовлены так, что толщина зуба по делительному диаметру больше толщины зуба по делительному диаметру обкатываемого колеса на двойную величину натяга, принимаемого 0,1…1,0 мм.One of the features of the rolling process proposed by the knurl is that the knurl teeth with deforming elements on the sides made of wire rods are made so that the tooth thickness along the pitch diameter is greater than the tooth thickness along the pitch diameter of the wheel being rolled by twice the interference value taken 0, 1 ... 1.0 mm.
Предлагаемый зубчатый накатник, имеющий упругую рабочую поверхность зубьев, изготовленную из прутков проволоки, расположенных поперек зуба, позволяет эффективно обкатывать зубчатые поверхности, совмещая предварительный, получистовой и чистовой переходы. За счет этого сокращается машинное время обработки, увеличивается производительность, достигается более высокое качество обработки.The proposed gear knurl having an elastic working surface of the teeth, made of wire rods located across the tooth, allows you to effectively run gear surfaces, combining the preliminary, semi-final and finish transitions. Due to this, machine processing time is reduced, productivity is increased, and higher processing quality is achieved.
Ширина зубчатого венца накатника перекрывает ширину венца обрабатываемых колес; зуб накатника для компенсации бокового зазора сделан толще. По мере износа накатника, его несколько раз перешлифовывают.The width of the gear crown of the knurl overlaps the width of the crown of the machined wheels; the tooth of the knurl is made thicker to compensate for the side clearance. As the knurl is worn, it is polished several times.
Прутки накатника в качестве деформирующих элементов при обкатывании без продольной подачи SПР вдоль оси заготовки оставляют следы сглаживания шероховатости поверхности и упрочнения поверхностного слоя металла поперек направлению зуба. При включенной продольной подачи происходит калибрование, сглаживание шероховатостей и упрочнение поверхностного слоя металла по всему профилю зуба.Rolling rods as deforming elements when rolling without longitudinal feed S PR along the axis of the workpiece leave traces of smoothing the surface roughness and hardening of the surface layer of the metal across the direction of the tooth. When the longitudinal feed is switched on, calibration, smoothing of roughness and hardening of the surface layer of the metal over the entire tooth profile occurs.
Другой особенностью процесса обкатывния предлагаемым накатником является то, что при введении в зацепление с заготовкой обрабатываемого колеса зубчатого инструмента - накатника, каждый из зубчатых дисков 3 имеет возможность самоустанавливаться по впадине зуба колеса заготовки за счет перемещения друг относительно друга в окружном и радиальном направлении и изменении осей каждого диска относительно оси инструмента. При этом каждый зубчатый диск имеет с обрабатываемым колесом свое поле зацепления и площадь контакта, соответствующую этому полю зацепления. При этом суммарная площадь контакта инструмента с обрабатываемым колесом существенно увеличивается, что повышает производительность обработки.Another feature of the rolling process of the proposed knurling is that when a gear tool is knurled into the workpiece being machined, a knurling tool, each of the
При применении предложенной конструкции инструмента становится возможным увеличение ширины зубчатого венца инструмента и угла скрещивания осей детали и накатника с целью повышения стойкости и производительности обработки. Одним из преимуществ предложенной конструкции инструмента является возможность уменьшения величины продольного хода SПР инструмента, так как каждый из зубчатых дисков за счет радиального смещения обрабатывает весь активный профиль колеса. Продольное перемещение инструмента достаточно производить на величину ширины одного зубчатого диска. Расстояние между соседними зубчатыми дисками с целью исключения возможности упирания их друг в друга должно быть не менее произведения величины радиуса диска на тангенс угла поворота его оси относительно оси соседнего диска, а количество дисков в инструменте может быть 2…10 и определяется технологическими соображениями.When applying the proposed design of the tool, it becomes possible to increase the width of the ring gear of the tool and the angle of intersection of the axes of the part and the knurling in order to increase the resistance and productivity of processing. One of the advantages of the proposed tool design is the ability to reduce the longitudinal stroke S PR of the tool, since each of the gear disks, due to radial displacement, processes the entire active profile of the wheel. It is sufficient to longitudinally move the tool by the width of one gear disc. The distance between adjacent gear disks in order to exclude the possibility of abutting them against each other should be not less than the product of the radius of the disk by the tangent of the angle of rotation of its axis relative to the axis of the adjacent disk, and the number of disks in the tool can be 2 ... 10 and is determined by technological considerations.
Для более полной обработки всей поверхности зубьев колеса при значительных углах скрещивания осей инструмента и колеса, а также для достижения поставленной цели при меньших деформациях упругих элементов зубчатые диски целесообразно выполнять с разными диаметрами вершин зубьев, увеличивающимися от середины инструмента к его торцам, при этом соотношение этих диаметров должно быть в пределах DMAX/DMIN=1,01…1,10 (фиг.11). Указанную цель можно также достигнуть применением прокладок различной толщины, увеличивающейся от торцов инструмента к его середине (фиг.12).For a more complete treatment of the entire surface of the teeth of the wheel at significant angles of intersection of the axes of the tool and the wheel, as well as to achieve the goal with smaller deformations of the elastic elements, it is advisable to carry out the gear disks with different diameters of the tips of the teeth increasing from the middle of the tool to its ends, while the ratio of these diameters should be within D MAX / D MIN = 1.01 ... 1.10 (11). This goal can also be achieved by using gaskets of various thicknesses, increasing from the ends of the tool to its middle (Fig. 12).
Третьей особенностью процесса обкатывния предлагаемым накатником является то, что на рабочих поверхностях прутков 5 и 6 проволоки нанесен слой эпилама 7, представляющий собой многокомпонентную систему, включающую фторосодержащие поверхностно-активные вещества и регулирующие добавки в различных растворителях (фиг.7, 8). В результате эпиламирования молекулы технологического модифицированного состава проникают в пограничный слой и образуют на его поверхности тончайшую нанопленку толщиной 3…50 нм, которая позволяет снизить коэффициент трения в 2…3 раза, а поверхностную энергию до 1000 раз. Это обеспечивает придание трущимся поверхностям антифрикционных и антиадгезионных свойств. Сформированная барьерная пленка выдерживает температуру до 459°C, не разрушается при ударных нагрузках до 300 кг/мм, не растворяется ни в одном из применяемых углеводородных растворителей [5].The third feature of the rolling process of the proposed filament is that on the working surfaces of the
В отличие от шевингования, окончательное обкатывание профиля зубьев осуществляется без снятия стружки путем пластического деформирования металла в холодном состоянии. Вращающийся накатник перемещается к заготовке и при достижении беззазорного зацепления начинает процесс прикатки под определенным усилием. Расстояние между осями накатника и детали постепенно уменьшается до получения требуемого размера зубьев заготовки колеса. Во время прикатывания на зубьях обрабатываемого колеса и накатника имеет место взаимное скольжение, которое вызывает на сторонах зубьев колеса сдвиг металла.In contrast to shewing, the final rolling of the tooth profile is carried out without removing chips by plastic deformation of the metal in the cold state. The rotating knurl moves to the workpiece and when it reaches clearance-free engagement, it starts the rolling process under a certain force. The distance between the axes of the knurl and the part is gradually reduced to obtain the required size of the teeth of the wheel blank. During rolling, mutual sliding occurs on the teeth of the machined wheel and the knurl, which causes a metal shift on the sides of the teeth of the wheel.
В результате пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя параметр шероховатости поверхности повышается до Ra=0,1…0,4 мкм при исходном значении Ra=0,8…3,2 мкм. Твердость поверхности увеличивается на 30…80% при глубине наклепанного слоя 0,3…3 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 350…750 мПа.As a result of plastic deformation of microroughnesses and the surface layer, the surface roughness parameter increases to Ra = 0.1 ... 0.4 μm with the initial value Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The surface hardness increases by 30 ... 80% with a riveted layer depth of 0.3 ... 3 mm. The residual compressive stresses reach 350 ... 750 MPa on the surface.
Достоинствами предлагаемого инструмента являются: уменьшение погрешности предшествующей обработки; многоэлементность устройства позволяет отказаться от многопроходности обработки, за счет чего достигается более высокое качество обработки за минимальное количество проходов; образование определенной макро- и микрогеометрической формы обработанной поверхности, уменьшение параметра шероховатости - сглаживание поверхности, изменение структуры материала за счет поверхностного наклепа и создание определенного напряженного состояния - все это благоприятно действует на износостойкость.The advantages of the proposed tool are: reduction of the error of the previous processing; the multi-element device allows you to abandon the multi-pass processing, due to which a higher quality of processing is achieved for a minimum number of passes; the formation of a certain macro- and microgeometric shape of the treated surface, a decrease in the roughness parameter — smoothing of the surface, a change in the structure of the material due to surface hardening, and the creation of a certain stress state — all this favorably affects the wear resistance.
Пример. Обкатывали зубчатые колеса зацепления Новикова (z=24: m=10 мм; исходный контур по ГОСТ 15023-76, радиус кривизны профиля головки, являющегося дугой окружности - 11,5 мм, радиус кривизны профиля ножки, являющегося дугой окружности - 12,7 мм, высота головки - 9,0 мм, высота ножки - 10,5 мм, делительная толщина зуба - 15,39 мм, делительная ширина - 16,02 мм, высота зубчатого венца - 70 мм) зубчатым инструментом - накатником (конструкцию см. выше). Зубья накатника были изготовлены из проволоки диаметром 3,0…5,0 мм из твердого сплава ВК15 и шлифовались после сборки, номинальный делительный диаметр накатника 250 мм, количество дисков - 5, высота дисков - 16 мм.Example. The gears of Novikov gearing were run in (z = 24: m = 10 mm; initial contour according to GOST 15023-76, radius of curvature of the profile of the head, which is an arc of a circle - 11.5 mm, radius of curvature of the profile of a leg, which is an arc of a circle - 12.7 mm , the height of the head is 9.0 mm, the height of the legs is 10.5 mm, the dividing thickness of the tooth is 15.39 mm, the dividing width is 16.02 mm, the height of the ring gear is 70 mm) with a toothed tool (design, see above) ) The teeth of the knurl were made of wire with a diameter of 3.0 ... 5.0 mm from VK15 hard alloy and were ground after assembly, the nominal pitch diameter of the knurl was 250 mm, the number of disks was 5, and the height of the disks was 16 mm.
По сравнению с шевингованием обкатывание предлагаемым накатником позволило увеличить производительность в 2,0…3,0 раза, уменьшить параметр шероховатости поверхности на профилях зубьев до Ra=0,32 мкм, снизить уровень звукового давления на 2-3 дБ, повысить стабильность размеров зубчатого зацепления и качество. Стойкость накатников составляет ~25000 деталей, время обкатки колеса - 15 с. Зубья прикатанных колес во время термической обработки вследствие более однородной структуры поверхностных слоев деформировались меньше, чем шевингованные. Точность зубчатых колес перед обкатыванием должна быть выше, а припуск на сторону зуба меньше, чем перед шевингованием, наполовину.Compared to shaving, rolling over with the proposed knurling made it possible to increase productivity by 2.0 ... 3.0 times, reduce the surface roughness parameter on tooth profiles to Ra = 0.32 μm, reduce the sound pressure level by 2-3 dB, increase the stability of the gear mesh size and quality. The durability of the knurls is ~ 25,000 parts, the break-in time of the wheel is 15 s. The teeth of the rolled wheels during heat treatment due to a more uniform structure of the surface layers were deformed less than sheaved ones. The accuracy of the gears before running in should be higher, and the allowance on the side of the tooth is less than halfway before shewing.
Эпиламирование прутков проволоки производили композициями ТУ 25.07.1120-75 и 6СФК-180-05 ТУ-6-02-1229-82 по технологиям, рекомендуемым производителем.Epilation of wire rods was performed by the compositions TU 25.07.1120-75 and 6SFK-180-05 TU-6-02-1229-82 according to the technologies recommended by the manufacturer.
Для повышения шероховатости поверхности зубьев и для предотвращения задиров применяют охлаждающую жидкость, состоящую из 4 частей керосина и одной части машинного масла.To increase the surface roughness of the teeth and to prevent scoring, a coolant is used consisting of 4 parts of kerosene and one part of engine oil.
В процессе обкатывания происходит сглаживания шероховатостей - следов обработки зуба заготовки резанием и упрочнения поверхностного слоя металла по всему профилю зуба. При этом твердозакаленные, тщательно отделанные с высокой точностью зубья накатников калибруют зубья заготовки по профилю и размерам. Исправление профиля и размеров зуба заготовки осуществляется в небольших пределах, главным образом за счет смятия шероховатостей исходной поверхности и выравнивания микропрофиля. Поэтому в большинстве случаев специальный припуск на калибрование не оставляется. Так, изменение толщины зуба стального колеса с модулем m=10 мм, предварительно нарезанного дисковой модульной фрезой с шероховатостью поверхности Ra=2,5…5 мкм, находится в пределах 0,02…0,03 мм.In the process of rolling in, smoothing of roughness occurs - traces of processing the tooth of the workpiece by cutting and hardening of the surface layer of the metal along the entire tooth profile. At the same time, the hard-hardened, carefully trimmed teeth of the knurls calibrate the teeth of the workpiece according to profile and size. Correction of the profile and size of the tooth of the workpiece is carried out within small limits, mainly due to crushing roughnesses of the initial surface and alignment of the microprofile. Therefore, in most cases, a special allowance for calibration is not left. So, the change in tooth thickness of a steel wheel with a module m = 10 mm, previously cut by a disk modular cutter with a surface roughness of Ra = 2.5 ... 5 μm, is in the range of 0.02 ... 0.03 mm.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред В.М.Кована. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машгиз (ГНТИМЛ), 1963, с.409-410, фиг.302.1. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.1 / Ed. By V.M. Kovan. - 2nd ed. reslave. and add. - M .: Mashgiz (GNTIML), 1963, p. 409-410, Fig. 302.
2. Шнейдер Ю.Г. Холодная бесштамповая обработка точных деталей давлением - М.: МАШГИЗ, 1960, с.236-238.2. Schneider Yu.G. Cold stampless machining of precision parts by pressure - M .: MASHGIZ, 1960, pp. 236-238.
3. Патент РФ 2347639 МПК B21H 5/00 B24B 39/00. Устройство для статико-импульсного обкатывания зубчатых колес. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Тарасов Д.Е., Афанасьев Б.И., Сотников В.И., Фомин Д.С., Василенко Ю.В., Тиняков А.И., Соловьев Д.Л. Заявка №2007134789/02; 27.02.07. 20.01.09. Бюл. №6.3. RF patent 2347639
4. Патент РФ 2347640 МПК B21H 5/00 B24B 39/00. Способ статико-импульсного обкатывания зубчатых колес. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Тарасов Д.Е., Афанасьев Б.И., Сотников В.И., Фомин Д.С., Василенко Ю.В., Тиняков А.И., Соловьев Д.Л. Заявка №200 713 47 81/02; 18.09.07. 27.02.09 Бюл. №6.4. RF patent 2347640
5. Киричек А.В., Звягина Е.А. Эпиламирование - нанотехнология для повышения эффективности механической обработки // Справочник. Инж. Журн. 2007. - №2 (119).5. Kirichek A.V., Zvyagina E.A. Epilation - nanotechnology to increase the efficiency of machining // Reference. Ing. Zhurn. 2007. - No. 2 (119).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108777/02A RU2470731C2 (en) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Toothed tool for hardening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108777/02A RU2470731C2 (en) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Toothed tool for hardening |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011108777A RU2011108777A (en) | 2012-09-20 |
| RU2470731C2 true RU2470731C2 (en) | 2012-12-27 |
Family
ID=47076950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011108777/02A RU2470731C2 (en) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Toothed tool for hardening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470731C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3084572A (en) * | 1959-02-10 | 1963-04-09 | William A Starck | Gear-forming method and apparatus |
| RU2216424C1 (en) * | 2002-06-26 | 2003-11-20 | Государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт тепловозов и путевых машин | Method for pulse type knurling of gear wheels with involute profile of teeth |
| RU2284242C2 (en) * | 2004-11-15 | 2006-09-27 | Александр Николаевич Петровский | Knurling method with moving bearing units and apparatus for performing the same (variants) |
| RU2347640C1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method for static-impulse burnishing of gear wheels |
-
2011
- 2011-03-09 RU RU2011108777/02A patent/RU2470731C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3084572A (en) * | 1959-02-10 | 1963-04-09 | William A Starck | Gear-forming method and apparatus |
| RU2216424C1 (en) * | 2002-06-26 | 2003-11-20 | Государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт тепловозов и путевых машин | Method for pulse type knurling of gear wheels with involute profile of teeth |
| RU2284242C2 (en) * | 2004-11-15 | 2006-09-27 | Александр Николаевич Петровский | Knurling method with moving bearing units and apparatus for performing the same (variants) |
| RU2347640C1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method for static-impulse burnishing of gear wheels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011108777A (en) | 2012-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4485362B2 (en) | Herringbone gear teeth and manufacturing method thereof | |
| KR101496436B1 (en) | Method and device for removing a secondary burr on end-cut work piece wheel | |
| US6134786A (en) | Method for improvement of involute and lead error in powder metal gears | |
| US6151941A (en) | Apparatus and method for roll forming gears | |
| US11097364B2 (en) | Method for hard finishing toothed gearing, particularly internally toothed portions and machine tool suitable therefor | |
| CN107166011A (en) | Bevel gear set and its manufacture method | |
| KR20130053411A (en) | Load rating optimised bevel gear toothing | |
| US20080105021A1 (en) | Method of forming a gear | |
| RU2470731C2 (en) | Toothed tool for hardening | |
| RU2468881C2 (en) | Gear shaving by teeth and needles | |
| RU2347640C1 (en) | Method for static-impulse burnishing of gear wheels | |
| RU2457085C1 (en) | Combined composite hardening hob | |
| RU2344025C1 (en) | Needle shaver for worm gears | |
| RU2332290C1 (en) | Method of burnishing spur gears | |
| CN108778556B (en) | Rolling device for rolling a workpiece of a toothed segment and corresponding method | |
| KR101449270B1 (en) | Method for manufacturing extruded helical gear having postprocess of extruded helical gear | |
| RU75978U1 (en) | TOOL FOR CLEANING CYLINDRICAL GEAR WHEELS | |
| RU2347639C1 (en) | Device for static-impulse rolling of gear wheels | |
| RU2332289C1 (en) | Instrument for burnishing toothed gears | |
| JP2002283195A (en) | Method for manufacturing ball screw shaft | |
| RU2609110C2 (en) | Method of gear rim making | |
| RU2430805C2 (en) | Gear wheel roller | |
| RU2749955C1 (en) | Method for removing material of cavity between teeth of cylindrical arched gear wheel | |
| RU2457928C1 (en) | Method of hardening hobbing | |
| RU2456137C1 (en) | Hardened composite hob |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130310 |