Спосіб чистового оброблення і поверхневого зміцнення зубчастих коліс

Спосіб чистового оброблення і поверхневого зміцнення зубчастих коліс, що включає їх холодне обкочування обкочувачем, який вводять у зачеплення з зубчастим колесом з натягом і якому надають віброколивання, який відрізняється тим, що використовують обкочувач, виконаний у вигляді зубчастого колеса, загартованого до високої твердості, а віброколивання обкочувачу надають у радіальному напрямку. (19) (21) u200700128 (22) 04.01.2007 (24) 25.06.2007 (46) 25.06.2007, Бюл. № 9, 2007 р. (72) Грицай Ігор Євгенович, Кук Андрій Михайлович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" 3 24170 У запропонованому способі обкатник виконаний у вигляді зубчастого колеса, загартованого до високої поверхневої твердості. Між обкатником і зубчастим колесом шляхом попереднього радіального зближення створюють натяг, а обкатнику надають віброколивань у радіальному напрямку. Під час осцилювання, тобто періодичного зворотно-поступального переміщення обкатника зубці обкатника обкочуються по поверхнях зубців зубчастого колеса з ковзанням, в результаті чого на контактних поверхнях виникають дотичні напруження і сила тертя. Як наслідок, підвищується температура на поверхні зубця, що сприяє вищому рівню і більшій глибині зміцнення та формуванню напружень стиску в поверхневому шарі зубчастого колеса. Окрім того, при такому контакті одночасно із зміцненням поверхні зубців відбувається згладжування мікронерівностей, зменшення їх шорсткості та здійснюється чистове оброблення робочих поверхонь зубців зубчастого колеса, зменшуються витрати на виготовлення інструменту-обкатника та собівартість процесу зміцнення зубчастих коліс. На фіг. 1 показано схему здійснення способу чистового оброблення і поверхневого зміцнення зубчасти х коліс. На фіг. 2 показано схему дії сил на поверхнях зубців в зачепленні зубчастого колеса з обкатником. Спосіб можна реалізувати, зокрема, на токарному верстаті наступним чином. Зубчасте колесо 1 встановлюють на робочу оправку 2, яку базують з допомогою центру 3 пінолі та переднього центра 4 поводкового патрона 5; зубчастому колесу надають обертання з частотою nд. Обкатник 6 встановлюють у механізм 7, який кріплять до різцетримача 8 токарного верстата. Через шток 9, зв'язаний з обкатником 6 та рухомою пластиною 10 електромагніта 11, закріпленого нерухомо, коливання, створені електромагнітом, передаються обкатнику. Амплітуду коливань можна регулювати з допомогою повітряного зазору, величина якого рівна D. З допомогою пружини 12 можна змінювати радіальну силу P y, і величину натягу, який діє в зубчастому зачепленні між обкатником та обробним колесом. На початку процесу обкатник 6 водять в зачеплення з обробним зубчастим колесом 1, а під дією радіальної сили Ру. у зачепленні створюють натяг. Після надання обертового руху з часто тою nд заготовці 1 обкатник 6, який встановлений на власній осі вільно, починає обертатися з частотою Z nі, рівною n i = д × n д та здійснювати осцилюванZi ня з амплітудою та частотою, рівними, відповідно, ±a;n. Зміцнення та чистове оброблення робочих поверхонь зубчастого колеса відбувається за 4 складного навантаження поверхневого шару внаслідок присутності в процесі двох кінематичних рухів: - осцилювання - періодичного зворотнопоступального коливання колеса-обкатника в радіальному напрямку в режимі вібрацій; - обкочування зубчастих поверхонь з робочою частотою nд обертання шпинделя верстата. Внаслідок дії радіальної сили Ру на лівій та правій системі профілів зубчастого колеса виникають нормальні до евольвентних поверхонь зубців сили Рл. та Рn. які створюють на лівих і правих профілях зубців, відповідно, сили тертя ±Fл.±Fn. Ці сили періодично змінюють величину і напрямок в процесі вібрацій обкатника, а їх миттєві значення скеровані протилежно до вектора переміщення обкатника під час руху осцилювання. Процес, який відбувається протягом одного циклу переміщення поверхні інструментуобкатника по поверхні деталі можна розглядати у двох послідовних стадіях: I - під час руху обкатника в додатному напрямку (до деталі) на довжині амплітуди осцилювання (+a) поверхня обкатника контактує з поверхнею зубця деталі по поверхнях мікронерівностей, тому в ділянках фактичного контакту по вершинах мікронерівностей виникає високий тиск та дотичні до поверхні контакту напруження тертя. Внаслідок малої площі контакту їх значення перевищують межу текучості металу заготовки. Під дією високого тиску і тертя в точках р ухомого контакту поверхонь протікають процеси пружнопластичної взаємодії, відбувається тонке пластичне деформування, зминання та "затирання" мікро нерівностей поверхневого шару поверхні зубця зубчастого колеса, в результаті чого зменшується її шорсткість. Цей процес супроводиться виділенням теплоти та виникненням високих миттєвих температур. IІ - у від'ємному напрямку (зворотному, від деталі) інструментальна поверхня в циклі осцилювання виконує робочий рух (-a), а контактування поверхонь відбувається за меншого тиску на елементарній ділянці внаслідок більшої поверхні контакту та покращення її якості. Незважаючи на зменшення тиску та дотичних напружень, в результаті збільшення площі контакту збільшується механічне зчеплення та зростає сила тертя, а також збільшується кількість теплоти, яка виділяється внаслідок тертя. Підвищення температури сприяє підвищенню пластичних властивостей, формуванню стр уктури зміцнення в поверхневому шарі, відбувається глибше зміцнення та формування напружень стиску у поверхневому шарі. 5 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 24170 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601