RU2601483C1

RU2601483C1 - Method of making gear wheel

Info

Publication number: RU2601483C1
Application number: RU2015139013/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2016-11-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, in particular, to machine parts, and can be used during gear wheels production. Gear wheel production includes making workpiece, preferably from steel, in form of disc, along circumference of which wheel gear rim teeth will be further cut, with process tolerance for processing along disc outer perimeter. Workpiece sections, in which wheel teeth will be further cut, are subjected to, at least, at one workpiece end to hardening by plastic deformation by forging, preceeding and accompanying forging with heating of forged sections to required temperature, exposing workpiece end to hardening along future wheel gear rim shape, wherein setting allowances for forging from this section inner and outer sides.

EFFECT: enabling higher mechanical properties of gear wheel.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано при изготовлении крупномодульных зубчатых колес.The invention relates to the field of engineering, in particular to machine parts, and can be used in the manufacture of large-modular gears.

Известен способ изготовления зубчатого колеса, включающий изготовление стальной заготовки, выполненной из проката или поковки - в виде диска, по окружности которой производят затем нарезание зубьев зубчатого венца колеса - см., например, «Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов - 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.: ил.», стр. 177.A known method of manufacturing a gear wheel, including the manufacture of a steel billet made from rolled or forged pieces in the form of a disk, around the circumference of which then the teeth of the gear rim of the wheel are cut — see, for example, “P. Guzenkov. Machine details: Textbook. for universities - 4th ed., rev. M .: Higher. school, 1986. - 359 pp .: ill. ”, p. 177.

Недостаток данного способа состоит в том, что структура материала заготовки одинакова по всему ее объему, соответственно, одинаковы по всему ее объему и механические свойства этого материала (стали). Однако у готового изделия, которое будет выполнено из этой заготовки (зубчатого колеса), разные части этого изделия (зубчатого колеса) испытывают при своей работе нагрузки разные; в частности - зубья зубчатого венца колеса являются более грузонапряженными частями, чем тело колеса (поэтому именно зубьям зубчатого венца, в процессе изготовления колеса, придают дополнительно улучшенные механические свойства - путем их закалки, азотирования и др.). Выполнение заготовки для зубчатого колеса с одинаковыми механическими свойствами по всему объему этой заготовки не учитывает разницы в работе разных частей изготовленного из нее зубчатого колеса.The disadvantage of this method is that the structure of the workpiece material is the same throughout its volume, respectively, the mechanical properties of this material (steel) are identical throughout its volume. However, in the finished product, which will be made of this workpiece (gear), different parts of this product (gear) experience different loads during their operation; in particular, the teeth of the gear ring are more heavily stressed parts than the body of the wheel (therefore, the teeth of the ring gear, in the process of manufacturing the wheels, are given additionally improved mechanical properties - by quenching, nitriding, etc.). The implementation of the workpiece for a gear with the same mechanical properties throughout the volume of this workpiece does not take into account the difference in the work of different parts of the gear made from it.

В качестве прототипа взят способ изготовления зубчатого колеса, включающий изготовление стальной заготовки, выполненной из проката или поковки - в форме диска, по окружности которой затем производят нарезание зубьев зубчатого венца колеса - см. «Производство зубчатых колес: Справочник / С.Н. Калашников, А.С. Калашников, Г.И. Коган и др.; Под общ. ред. Б.А. Тайцы. - 3-е изд., перераб. и допол. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.: ил.», стр. 17.As a prototype, a method of manufacturing a gear wheel is taken, including the manufacture of a steel billet made from rolled or forged pieces in the form of a disk, the circumference of which is then used to cut the teeth of the gear rim of the wheel - see “Production of gears: Reference book / S.N. Kalashnikov, A.S. Kalashnikov, G.I. Kogan et al .; Under the total. ed. B.A. Thais. - 3rd ed., Revised. and extra. - M.: Mechanical Engineering, 1990. - 464 p.: Ill. ", P. 17.

Недостатки прототипа - те же, что и у аналога.The disadvantages of the prototype are the same as that of the analogue.

Изобретением решается задача повышения механических характеристик зубчатого колеса за счет повышения механических свойств заготовки для его изготовления.The invention solves the problem of increasing the mechanical characteristics of the gear by increasing the mechanical properties of the workpiece for its manufacture.

Для этого способ изготовления зубчатого колеса включает изготовление заготовки, преимущественно из стали, в виде диска, по окружности которого впоследствии будут нарезаны зубья зубчатого венца колеса, с технологическим припуском на обработку заготовки - по наружному периметру диска. Причем участки заготовки, в которых впоследствии будут нарезаны зубья колеса, подвергают, как минимум с одного торца заготовки упрочнению путем их пластического деформирования методом ковки, предваряя и сопровождая ковку нагреванием проковываемых участков до требуемой температуры, подвергая упрочнению торец заготовки по профилю будущего зубчатого венца колеса, задавая при этом припуски на ковку с внутренней и внешней стороны этого профиля.To this end, a method of manufacturing a gear wheel includes the manufacture of a workpiece, mainly of steel, in the form of a disk, the circumference of which will subsequently be cut into the teeth of the gear ring of the wheel, with a technological allowance for processing the workpiece on the outer perimeter of the disk. Moreover, the sections of the workpiece, in which the wheel teeth will subsequently be cut, are subjected to hardening from at least one end of the workpiece by plastic deformation by forging, preceding and accompanying the forging by heating the forged sections to the required temperature, subjecting the end face to workpiece hardening along the profile of the future gear wheel rim, while asking forging allowances on the inside and outside of this profile.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: заготовка колеса - вид с торца (фиг. 1) и фрагмент заготовки - вид с торца (фиг. 2).The invention is illustrated by drawings, which depict: the wheel blank - end view (Fig. 1) and a fragment of the blank - end view (Fig. 2).

На чертеже показаны: заготовка 1; наружный диаметр Д₃ заготовки; ширина C₁ технологического припуска по наружному периметру заготовки; профиль 2 зубчатого венца; диаметр Д_в окружности вершин зубчатого венца; диаметр Д_о окружности оснований зубчатого венца; высота h зубчатого венца; ширина С₂ припуска на ковку с внутренней стороны зубчатого венца; ширина С₃ припуска на ковку с внутренней стороны боковых поверхностей зубьев; ширина С₄ припуска на ковку с наружной стороны боковых поверхностей зубьев; граница 3 упрочнения с внутренней стороны профиля (2) зубчатого венца (ломаная линия); граница 4 упрочнения с наружной стороны профиля (2) зубчатого венца (ломаная линия); общая ширина l упрочненной зоны; поверхность будущих торцов зубьев показана двойной штриховкой; припуски на упрочнения (шириной C₁, С₂ и С₄) показаны одинарной штриховкой.The drawing shows: blank 1; outer diameter D _{3 of the} workpiece; the width C ₁ technological allowance along the outer perimeter of the workpiece; gear 2 profile; diameter D _{in the} circumference of the tops of the ring gear; diameter D _{about the} circumference of the bases of the ring gear; gear height h; the width C _{2 of the} allowance for forging on the inside of the ring gear; the width C _{3 of the} allowance for forging on the inner side of the side surfaces of the teeth; width C _{4 of the} allowance for forging on the outside of the side surfaces of the teeth; hardening border 3 on the inside of the profile (2) of the ring gear (broken line); hardening border 4 on the outside of the profile (2) of the ring gear (broken line); total width l of the hardened zone; the surface of future tooth ends is shown by double hatching; hardening allowances (C ₁ , C ₂ and C ₄ wide) are shown in single hatching.

Реализуется данный способ следующим образом. Из стального проката или поковки изготавливают заготовку 1 в виде диска с наружным диаметром Д₃, задавая припуск шириной C₁ по наружному периметру заготовки для дальнейшей обработки заготовки. Участок заготовки, в котором будут в дальнейшем нарезаны зубья зубчатого венца колеса - профилем 2 с окружностью вершин зубчатого венца диаметром Д_в, окружностью оснований зубчатого венца диаметром Д_о, высотой h зубчатого венца, подвергают упрочнению путем его пластического деформирования методом ковки, предваряя и сопровождая ковку нагреванию проковываемых участков до требуемой температуры, как минимум с одного торца заготовки. Причем упрочнению подвергают торец заготовки по профилю 2 будущего зубчатого венца колеса, задавая при этом припуски на ковку - с внутренней стороны профиля 2 ширина припуска равна: на основаниях впадин зубчатого венца - С₂, на зубьях - С₃; с наружной стороны профиля ширина припуска равна: на боковых поверхностях зубьев - С₄, на вершинах зубьев - С₁. Граница упрочнения с внутренней стороны профиля - 3, с наружной стороны профиля - 4. Общая ширина упрочняемого участка заготовки (1) - l. Величины припусков - С₂, С₃, С₄ - задаются, исходя из параметров зубчатого венца колеса и режимов работы колеса в передаче.This method is implemented as follows. Billet 1 is made from rolled steel or forgings in the form of a disk with an outer diameter of D ₃ , setting an allowance of width C ₁ along the outer perimeter of the billet for further processing of the billet. The part of the workpiece in which the teeth of the gears of the wheel will be further cut by profile 2 with the circumference of the tops of the gears with a diameter of D _in , the circumference of the bases of the gears with a diameter of D _about , the height of the gears h, is subjected to hardening by plastic deformation by forging, preceding and accompanying forging by heating the forged areas to the desired temperature from at least one end of the workpiece. Moreover, the end face of the billet is subjected to hardening along the profile 2 of the future gear rim of the wheel, while setting allowances for forging - from the inside of the profile 2 the allowance is equal to: on the bases of the hollows of the gear rim - C ₂ , on the teeth - C ₃ ; the outer side of the profile width allowance is: on the tooth flanks - C _4, at the vertices of teeth - C _1. The hardening boundary on the inside of the profile is 3, on the outside of the profile is 4. The total width of the hardened section of the workpiece (1) is l. Values of allowances - C ₂ , C ₃ , C ₄ - are set based on the parameters of the ring gear and the wheel operating modes in the gear.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ изготовления зубчатого колеса позволяет повысить прочность будущего зубчатого колеса (его наиболее нагруженных частей - зубьев) еще на стадии заготовки этого колеса, до нарезания зубьев этого колеса. Это позволяет повысить механические характеристики зубчатого венца колеса, что будет способствовать повышению изгибной прочности, контактной прочности и долговечности нарезанных впоследствии зубьев изготавливаемого зубчатого колеса.Compared with the prototype, the proposed method of manufacturing a gear wheel allows you to increase the strength of the future gear wheel (its most loaded parts - teeth) even at the stage of harvesting this wheel, before cutting the teeth of this wheel. This allows you to increase the mechanical characteristics of the gear ring, which will increase the bending strength, contact strength and durability of the subsequently cut teeth of the manufactured gear.

Claims

A method of manufacturing a gear wheel, including the manufacture of a workpiece, mainly from steel, in the form of a disk, around the circumference of which the teeth of the gear ring will subsequently be cut, with a technological allowance for processing along the outer perimeter of the disk, characterized in that the sections of the workpiece in which will subsequently be cut the teeth of the wheel are subjected to hardening from at least one end of the workpiece by plastic deformation by forging, preceding and accompanying the forging by heating the forged sections for desired temperature, subjecting the hardened workpiece end face on the profile of the future crown gear wheels, thus asking for forging allowance with inner and outer sides of this profile.