Технологические погрешности червячного шевера

УДК 621.833

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ ЧЕРВЯЧНОГО ШЕВЕРА

К.Ю. Хрячков

Проанализированы технологические погрешности кинематического процесса шевингования. Выявлены факторы, влияющие на погрешности обработки червячных колес. Предложены зависимости для укрупненного расчета погрешностей.

Ключевые слова: точность, погрешности, шевингование, шевер.

Погрешности в протекании кинематического процесса чистовой зу-бообработки (рисунок) [1] сочетаются с погрешностями шевера и его установки, геометрическими погрешностями станка и установки червячного колеса.

Шевингование червячного колеса на горизонтально-фрезерном станке

Все эти погрешности ведут к возникновению погрешности формы и размеров обрабатываемого червячного колеса.

Погрешности геометрических параметров зубьев от теоретически заданных форм при изготовлении зубчатых колес вызываются факторами, присущими методу нарезания, или появляются из-за технологических причин. Погрешности технологического характера: изготовления, заточки и установки зуборезного инструмента на станке, базирования колеса и погрешности в настройке технологической оснастки при зубообработке, геометрические и кинематические неточности станка.

Точность зубчатого колеса может быть задана тремя показателями: кинематической точностью; плавностью зацепления; полнотой контакта в зацеплении.

Полнота контакта в зацеплении, или пятно контакта, в значительной степени определяется погрешностью червячного шевера в виде отклонений от прямолинейности контактной линии.

На погрешности профиля зубьев колеса влияют следующие погрешности червячного шевера:

1) погрешность зацепления Д13, т.е. наибольшее отклонение точек режущих кромок, измеренное от зуба к зубу вдоль винтовой линии в направлении линии зацепления на всей ее длине;

2) наибольшая погрешность винтовой линии шевера Д1в;

3) погрешность профиля зубьев Д/;

4) отклонение от радиальности передней поверхности Дг;

5) органические погрешности выбранного приближенного метода профилирования Д/орг.

Измерение червячного шевера по первому комплексному параметру полностью характеризует его точность, и измерения фрезы по остальным параметрам, за исключением проверки точности установочных баз, не требуется.

Параметры 2, 3, 4 в сумме также полностью характеризуют точность червячного шевера и являются составными элементами первого комплексного параметра Д13 . Измерение шевера по параметру 2, также являющемуся комплексным, может быть заменено оценкой по следующим точностным элементам:

- наибольшей погрешности осевого шага ±Д1;

- радиальному биению по наружному диаметру Да;

- накопленной погрешности окружного шага канавок Д1окр;

- погрешности шага винтовых стружечных канавок ДН;

- конусности по наружному диаметру к.

Проверка шевера по перечисленным параметрам необходима главным образом для операционного контроля при изготовлении.

Погрешности профиля колеса зависят не только от погрешностей шевера, но и от других факторов процесса шевингования, а именно:

1) от геометрической точности станка: радиального и осевого биения шпинделя; отклонения от соосности оси шпинделя, поддерживающего конец оправки, с осью шпинделя; неточной установки и радиального биения делительного червяка и др.;

2) от технологических факторов: точности установки инструмента-шевера на станке; точности закрепления червячного колеса; однородности материала; деформации системы СПИД в процессе резания; забивания стружкой канавок шевера и др.;

3) от погрешности процесса измерения.

224

Погрешности профиля колеса, которые появляются от перечисленных факторов, действующих в процессе обработки одновременно, являются случайными величинами. Суммировать их нужно по правилам сложения случайных величин. Допуски на профиль зубчатых колес заданы в ГОСТ 3675-81 без знака и определяются как наибольшее допустимое расстояние по нормали между двумя теоретическими эвольвентами профиля зуба колеса, ограничивающими действительный профиль в пределах его рабочего участка [2]. Учитывая то, что распределение случайных погрешностей профиля зуба червячных колес подчиняется закону Максвелла (закону эксцентриситета), формула погрешностей профиля червячного колеса, являющихся последствием влияния разных факторов процесса шевингования [1], может быть записана как:

д/=и 4 v д/ш +д/сш +д/т +д/и,

где Д/ - суммарная погрешность профиля зубьев колеса; Д/ш - погрешность профиля колеса, возникающая из-за ошибок в элементах шевера; Д/ст - погрешность профиля колеса, возникающая из-за геометрических погрешностей станка; Д/т - погрешность профиля колеса, возникающая из-за различных погрешностей технологического порядка; Д/и - отклонение основного шага, вызванное погрешностями измерения.

На точность профиля червячного колеса различные факторы процесса шевингования влияют по-разному.

Погрешность профиля, вызванная ошибками станка, составляет примерно 40 % поля допуска на профиль для колес 7-й степени точности и 25 % поля допуска для колес 8-й степени точности.

Точность профиля зубчатых колес после зубофрезерования чистовыми фрезами класса А обычно не превышает 8-й степени [3]. Поэтому для укрупненных точностных расчетов можно принять, что погрешности профиля колес, возникающие из-за ошибок станка, не должны превышать 0,3 поля допуска на профиль.

Из перечисленных выше технологических факторов, которые могут влиять на точность профиля зубьев обрабатываемых колес, необходимо учитывать только установочное биение шевера и установочное радиальное биение зубчатого венца колеса.

Остальные факторы, как показали экспериментальные исследования [4], влияют весьма незначительно. Погрешности профиля, возникающие от ошибок технологического порядка, могут быть рассчитаны по формуле

Dfт = 1,14VDfam + Dfзт,

где Dfam - погрешность профиля, возникающая из-за установочного биения шевера; Df3m - погрешность профиля, возникающая из-за установочного биения зубчатого венца нарезаемого колеса.

При нарезании колес 6-й и 7-й степени точности установочное биение шевера после его закрепления на оправке не должно превышать 0,01 ....0,02 мм.

Рассмотрим влияние радиального биения по наружному диаметру, конусности по наружному диаметру по длине шевера.

Под радиальным биением по наружному диаметру понимаются наибольшая разность показаний индикатора при проверке положения вершин зубьев относительно оси отверстия в пределах одного оборота. На величину биения оказывают влияние биение делительного цилиндра шевера; накопленная ошибка окружного шага канавок; конусность; погрешности шага винтовой передней поверхности.

При расчете влияния биения на погрешности профиля принимаем, что биение вершин зубьев соответствует определенному смещению всего профиля зубьев в радиальном направлении, в результате чего режущие кромки смещаются с правильной винтовой поверхности основного червяка. Радиальное биение оказывает различное влияние на погрешности профиля зубчатого колеса в зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса. Наибольшее влияние биения имеет место при нарезании колес с небольшим числом зубьев. Наибольшая возможная погрешность профиля для этого случая может быть определена по формуле

Dfmax _ fp sin an ,

где fp - величина радиального биения.

Для повышения точности обработки диаметр отверстия шевера должен выполняться с точностью Н 6 и шероховатостью не ниже 9-10-го классов.

При установке на станок шевера будет наблюдаться биение. Гео-

Dd

метрическая ось шевера при этом смещается на .

Влияние биения на погрешности профиля нарезаемых зубьев можно выразить формулой Df = Dd sin an.

Нужно отметить также, что биение шевера приводит к неравномерности усилий резания, что приводит к увеличению погрешностей.

Список литературы

1. Ананьева В.В. Шевингование крупномодульных червячных колес шеверами с криволинейными стружечными канавками: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2004. 141 с.

2. ГОСТ 3675-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи червячные цилиндрические. Допуски.

3. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1972. 367 с.

4. Зубчатые и червячные передачи / под ред. Н.И. Колчина. Л.: Машиностроение, 1974. 352 с.

Хрячков Константин Юрьевич, инженер, khryachkovy@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

TECHNOLOGICAL ERRORS OF THE WORM SHEVA-RA K.Y. Hryachkov

The technological errors of the kinematic process shevin-govenia is analyzed. The factors that affect the processing errors of the worm wheels are obtained. Special dependencies for large calculation errors are proposed.

Key words: accuracy, error, savingjane, shaver.

Hryachkov Konstantin Yurievich., engineer, khryachkovy@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University