ЗУБЧАТЫЙ ХОН

Техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки зубчатых колес.
Известны хоны, представляющие собой инструмент, выполненный из пластмасс с абразивным наполнителем в виде зубчатого колеса того же модуля, что и обрабатываемая заготовка [Производство зубчатых колес:
Справочник / С.Н.Калашников, А.С.Калашников, Г.И.Коган и др.; Под общ. ред. Б.А.Тайца. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с., с.136].
Недостатком известных конструкций абразивных хонов является низкая размерная стойкость и изгибная прочность. Поэтому при абразивном зубохонинговании не достигается заметное исправление исходных погрешностей параметров зубьев и повышение точности зубчатых колес.
Известны зубчатые хоны, представляющие собой инструмент, состоящий из стального зубчатого колеса, с утоненными зубьями с нанесенным на них абразивным слоем, состоящим из металлической связки и равномерно распределенных в ней зерен синтетических алмазов, толщиной δ=1,5...2 мм, что обеспечивает высокую прочность инструментов и возможность их использования особо тяжелых нагрузках, в частности, при обработке колес больших модулей [М.З.Мильштейн, Е.Б.Верник, В.В.Завин., А.В.Курищук Алмазные зубчатые хоны. Усовершенствование зуборезного инструмента. Материалы конференции - Москва: 1969., с.234-241].
Недостатком известных конструкций алмазных хонов является недостаточное качество обработки, за счет ухудшения условий подвода смазочно-охлаждающей жидкости, далее СОЖ, а также ухудшения
условий размещения, транспортирования и отвода стружки из зоны резания.
Задачей технического решения является повышение качества обработки, за счет улучшения условий подвода СОЖ, а также улучшения условий размещения, транспортирования и отвода стружки из зоны резания.
Поставленная задача решается тем, что алмазный зубчатый хон, представляет собой инструмент, состоящий из стального цилиндрического зубчатого колеса с утоненными зубьями, на боковые поверхности которых нанесен абразивный слой, состоящий из металлической связки с равномерно распределенными в ней зернами синтетических алмазов, при этом, абразивный слой нанесен на участки, шириной b=2...3 мм и высотой, определяемой по зависимости
h=2,1·m,
где m - модуль зубьев обрабатываемой заготовки-колеса, образующие одно- или многозаходную спираль.
На фиг.1 изображено осевое сечение алмазного зубчатого хона. На фиг.2 показан зуб алмазного зубчатого хона. На фиг.3 показано поперечное сечение зуба алмазного зубчатого хона.
a
Конструктивно инструмент представляет собой точное цилиндрическое зубчатое колесо, выполнение из стали, которое имеет следующие размеры: диаметр окружности вершин зубьев - d, ширина зубчатого венца - В. На эвольвентные боковые поверхности 1 утоненных зубьев инструмента нанесены участки абразивного слоя 2, состоящие из зерен синтетических алмазов, равномерно распределенных в металлической связке, и имеющие следующие габаритные размеры: высота - h, определяемая по зависимости
h=2,1·m,
где m - модуль зубьев обрабатываемой заготовки-колеса, ширина - b=2...3 мм, толщина - δ=1,5...2 мм.
Высота h участков абразивного слоя 2, рассчитывается по приведенной выше зависимости, при этом численное значение коэффициента, входящего в нее определяется исходя из того, что значение аналогичного коэффициента - коэффициента высоты активного участка профиля зуба обрабатываемой заготовки-колеса находится в пределах 2. Тогда, для соблюдения условия обработки зуба заготовки-колеса по всей высоте активного участка его профиля, высота h участков абразивного слоя 2 инструмента должна удовлетворять условию 2·m≤h≤2,5·m,
где 2,5 - коэффициент высоты зуба инструмента.
Опытным путем установлено, что при значении коэффициента менее 2 становится невозможной обработка всей высоты активного участка профиля зуба заготовки-колеса, при значении коэффициента 2 - наступает интенсивный износ кромок участков абразивного слоя инструмента; а при значении коэффициента 2,2...2,5 наблюдается ухудшение условий размещения, транспортирования и отвода стружки из зоны резания, за счет ухудшения связи между «каналам», которые образованы промежутками между участками абразивного слоя 2, нанесенными на зубья 1 инструмента.
Таким образом, при варьировании рассматриваемого коэффициента в указанном диапазоне с шагом 0,1, наилучший результат получен при значении - 2,1. В этом случае обеспечивается заданное качество обработки при отсутствии интенсивного износа кромок участков абразивного слоя 2, нанесенных на зубья 1 инструмента, а также стабилизируется их работа при равномерном износе.
Ширина участка абразивного слоя b=2...3 мм определяется исходя из следующих соображений:
0
1. Конструктивных параметров инструмента (числа зубьев Z, шага спирали Р), зависящих от геометрических параметров обрабатываемой
заготовки-колеса (модуля m, числа зубьев Z, ширины зубчатого венца и др.).
2. Расчета по эмпирической зависимости
b=n·k·a,
где n - количество зерен алмазов, расположенных на образующей спиральной линии, n=5...8;
k - коэффициент, характеризующий плотность расположения зерен алмазов, k=l,2...1,3;
а - размер ячейки сита, на котором задерживаются алмазы основной фракции, мм.
Например, для абразивных порошков зернистостью 25, имеющих широкое применение в инструментальной промышленности, ширина площадки
b=(5...8)·(1,2...1,3)·0,315≈2...3 мм.
Линией расположения участков абразивного слоя 2 на боковых поверхностях 1 зубьев хона является одно- или многозаходная спираль с параметрами, определяемыми по следующим зависимостям: шагом
Р=2b-(0,2...0,3),
где b - ширина участков абразивного слоя, мм;
ходом
Т=Р·n,
где n - число заходов спирали.
За счет принятого конструктивного решения существенно уменьшается площадь контакта между инструментом и заготовкой-колесом, при этом происходит улучшение условий подвода СОЖ к зоне резания, а также открывается возможность размещения, транспортирования и отвода стружки по «каналам», которые образованы промежутками между участками абразивного слоя, нанесенными на зубья инструмента. При этом уменьшается отрицательное влияние, возникающее от наличия большего количества стружки в зоне резания, образованной в
процессе хонингования, на качество обработки зубьев колеса-заготовки. Также качество обработки повышается за счет улучшения процесса резания, сопровождаемого обильным охлаждением при улучшенном подводе СОЖ.
Инструмент работает следующим образом. Заготовка-колесо с предварительно формообразованными зубьями, вводится в зацепление с инструментом. Обработка осуществляется способом свободного обката. Обработка боковых поверхностей зубьев заготовки-колеса по всей их длине обеспечивается при соблюдении двух условий: во-первых, расположением участков абразивного слоя 2 по одно- или многозаходной спирали; во-вторых, отсутствием общих множителей чисел зубьев инструмента и обрабатываемой заготовки-колеса. Обработка осуществляется при параллельном расположении осей инструмента и заготовки-колеса, без дополнительного движения подачи в осевом направлении. Это достигается за счет того, что участки абразивного слоя 2 на соседних зубьях смещены в осевом направлении друг относительно друга. После совершения инструментом количества оборотов, равного или кратного числу зубьев обрабатываемой заготовки-колеса, для обеспечения процесса резания на противоположных боковых поверхностях зубьев заготовки-колеса производится реверсирование направления вращения зубчатой пары инструмент - заготовка-колесо, и также совершается количество оборотов, равное иди кратное числу зубьев заготовки-колеса. Обработка производится при номинальном межосевом расстоянии.
В результате проведения исследовательских и экспериментальных работ разработаны и апробированы следующие конструкции алмазного зубчатого хона:
0
Пример 1. Инструмент имеет следующие основные параметры: модуль m=2 мм, число зубьев Z=31, h=2·2=4 мм, b=1,75 мм, В=14 мм, предназначен для обработки зубчатого колеса со следующими параметрами: модуль m=2 мм, число зубьев Z=11. Установлено, что при
h=2·m=4 мм и b<2 мм происходит интенсивное осыпание кромок участков абразивного слоя, нанесенных на зубья инструмента и ускоренный износ инструмента. При этом повышение качества обработки не достигается.
Пример 2. Инструмент имеет идентичные параметры кроме, h=2,1·2=4,2 мм и b=2 мм, и предназначен для обработки аналогичного зубчатого колеса. Установлено, что при h=2,1·m=4,2 мм и b=2...3 мм стабилизируется работа участков абразивного слоя, нанесенных на зубья инструмента, износ равномерный. При этом достигается повышение качества обработки и улучшения условий подвода СОЖ, а также улучшения условий размещения, транспортирования и отвода стружки из зоны резания.
Пример 3. Инструмент имеет идентичные параметры кроме, h=2,5·2=5 мм b=3,5 мм, и предназначен для обработки аналогичного зубчатого колеса. Установлено, что при h=2,5·m=5 мм и b>3 мм происходит существенное ухудшение условий подвода СОЖ, а также ухудшение условий размещения, транспортирования и отвода стружки из зоны резания. При этом повышение качества обработки не достигается.
Проведенные экспериментальные исследования подтверждают повышение качества обработки рассматриваемого зубчатого колеса заявленным инструментом по сравнению с ближайшим аналогом.