СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
METHOD OF MAKING GEAR WHEEL

Изобретение относится к области машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано при изготовлении крупномодульных зубчатых колес.
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.
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.
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.
Недостатки прототипа - те же, что и у аналога.
Изобретением решается задача повышения механических характеристик зубчатого колеса за счет повышения механических свойств заготовки для его изготовления.
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.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: заготовка колеса - вид с торца (фиг. 1) и фрагмент заготовки - вид с торца (фиг. 2).
3
1
в
о
2
3
4
1
2
4
На чертеже показаны: заготовка 1; наружный диаметр Д заготовки; ширина C технологического припуска по наружному периметру заготовки; профиль 2 зубчатого венца; диаметр Д окружности вершин зубчатого венца; диаметр Д окружности оснований зубчатого венца; высота h зубчатого венца; ширина С припуска на ковку с внутренней стороны зубчатого венца; ширина С припуска на ковку с внутренней стороны боковых поверхностей зубьев; ширина С 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 C, С и С) показаны одинарной штриховкой.
3
1
в
о
2
3
4
1
2
3
4
Реализуется данный способ следующим образом. Из стального проката или поковки изготавливают заготовку 1 в виде диска с наружным диаметром Д, задавая припуск шириной C 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, окружностью оснований зубчатого венца диаметром Д, 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 - С, на зубьях - С; с наружной стороны профиля ширина припуска равна: на боковых поверхностях зубьев - С, на вершинах зубьев - С. Граница упрочнения с внутренней стороны профиля - 3, с наружной стороны профиля - 4. Общая ширина упрочняемого участка заготовки (1) - l. Величины припусков - С, С, С - задаются, исходя из параметров зубчатого венца колеса и режимов работы колеса в передаче.
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.