Зубчатый хон

Техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки зубчатых колес. 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, отличающийся тем, что абразивный слой нанесен на участки, шириной 2...3 мм и высотой, определяемой по зависимости h=2,1·m, где m - модуль зубьев обрабатываемой заготовки-колеса, образующие одно- или многозаходную спираль.

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 =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.

Конструктивно инструмент представляет собой точное цилиндрическое зубчатое колесо, выполнение из стали, которое имеет следующие размеры: диаметр окружности вершин зубьев - d _a, 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 - =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·mh2,5·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:

1. Конструктивных параметров инструмента (числа зубьев Z₀, 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)·0,3152...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:

Пример 1. Инструмент имеет следующие основные параметры: модуль m=2 мм, число зубьев Z₀=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.

Зубчатый хон, 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, отличающийся тем, что абразивный слой нанесен на участки, шириной 2...3 мм и высотой, определяемой по зависимости

h=2,1·m,

где m - модуль зубьев обрабатываемой заготовки-колеса, образующие одно- или многозаходную спираль.