Для повышения чистоты поверхности зубьев колес и повышения точности элементов профиля, а также для исправления дефектов и искажений, возникающих при термической обработке, производят отделочную обработку зубьев.
Шевингование зубьев применяется при обработке цилиндрических и червячных зубчатых колес твердостью HRC < 30-35.
Инструментами для шевингования зубьев цилиндрических зубчатых колес являются шеверы-шестерни и шеверы-рейки, имеющие на шлифованной поверхности зубьев канавки, кромки которых являются режущими элементами.
Рис. 1. Шевингование зубьев
Оси обрабатываемого зубчатого колеса и шевера скрещиваются, и режущий инструмент с обрабатываемым зубчатым колесом можно рассматривать как пару спиральных колес (рис. 1). При такой обкатке происходит взаимное продольное скольжение зубьев, которое возникает следующим образом. Если обрабатываемое зубчатое колесо свободно катить по шеверу рейки, то оно из положения I переместится в положение III. Но зубчатое колесо, закрепленное на оправке, не может перемещаться вдоль оси и при качении занимает положение II. В результате этого возникает относительное скольжение зубьев шевера и рейки па расстоянии между положениями II и III. При скольжении шевер срезает с поверхности зубьев шестерни тонкие волосовые стружки. После каждого хода обрабатываемая деталь приближается к шеверу на 0,02-0,05 мм. Принцип работы шевера-шестерни такой же; при этом шевер можно представить как рейку, свернутую в кольцо.
Для обеспечения необходимой производительности угол скрещивания осей обрабатываемой детали и шевера должен быть в пределах 10-15°.
Для получения высококачественной обработки зубьев шевингованием необходимо, чтобы при нарезании зубьев были соблюдены требования, предъявляемые к основным элементам зубчатого колеса и в особенности к его шагу, так как погрешности предварительной обработки шевингованием исправить невозможно. Если зубья нарезаны правильно, шевингование повышает качество, чистоту и правильность профиля зуба, обеспечивает плавность зацепления. Для облегчения шевингования предварительное нарезание зубьев производят с корректировкой профиля, уменьшающей или устраняющей припуск на ножке зуба.
Шевингование — высокопроизводительный и недорогой метод отделки зубьев; на обработку зубчатого колеса затрачивается 1-3 мин. Без переточки шевером можно обработать 10 000 зубчатых колес. Шевер выдерживает до десяти переточек, которые производятся на зубошлифовальном станке.
Для отделки червячных зубчатых колес применяют шеверы, имеющие форму червяка с канавками на шлифованной поверхности витков.
Обкатку производят для улучшения качества поверхности зубьевнезакаленных цилиндрических и конических зубчатых колес. Улучшение качества поверхности достигается в результате снятия неровностей под действием давления, возникающего между закаленными полированными зубьями эталонной шестерни и зубьями обрабатываемого зубчатого колеса при обкатке их с обильной смазкой. При сглаживании шероховатостей обработанная поверхность зуба делается гладкой блестящей и создается некоторый наклеп. Погрешности зуба при этом процессе не устраняются.
Притирание зубьев применяется для улучшения качества поверхности и устранения незначительных погрешностей, возникающих при термической обработке. Колесо 2 (рис. 2), зубья которого подвергают притиранию, вводится в зацепление с тремя чугунными притирами 1, 3 и 4, выполненными в виде шестерен. Колесо 2, вращаясь с окружной скоростью 50-60 м/мин, совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси. При работе на притиры и обрабатываемое зубчатое колесо подается смесь масла и керосина с мелким абразивным порошком. При точном изготовлении притиров и нормальном припуске в процессе притирки увеличивается пятно касания, повышается точность зубьев и улучшается качество поверхности (9-10-ый класс).
Рис. 2. Притирка зубьев
Притирание может осуществляться при параллельном расположении осей притира и колеса (рис. 2, а) и при скрещенных осях (рис. 2, б). При втором способе достигается более высокая точность и большая производительность. Однако этот способ нельзя применять при обработке многовенцовых зубчатых колес.
Хонингование зубьев производится при вращении обрабатываемого зубчатого колеса в беззазорном зацеплении с инструментом, который представляет собой шестерню, изготовленную из абразивных зерен, связанных пластической массой. При этом процессе устраняются забоины и вмятины на зубьях и несколько повышается чистота и точность профиля зубьев.
Приработка зубьев применяется для улучшения качества поверхности и повышения плавности работы зубчатых колес, находящихся в зацеплении. Колеса вводятся в зацепление и при поливке их смесью масла и абразивного порошка попеременно вращаются в двух направлениях с окружной скоростью 1-1,5 м/сек, взаимно перемещаясь в осевом направлении. При приработке искусственно ускоряется процесс начального износа зубьев и улучшается их контакт.
Шлифование зубьев применяется для повышения точности и чистоты обработки зубчатых колес и исправления погрешностей, вызванных деформацией колес при закалке.
Шлифование зубьев осуществляется двумя методами: методом копирования и методом обкатки.
Рис. 3. Шлифование зубьев
Шлифование методом копирования (рис. 3, а) производится шлифовальным кругом 1, профиль которого соответствует профилю впадины между зубьями.
Заправка шлифовального круга 1 производится алмазом, которому при помощи приспособления 2, работающего по принципу пантографа, придается эвольвентная форма, соответствующая форме копира 5, но в уменьшенном масштабе.
При шлифовании этим методом деталь 4, закрепленная в оправке, совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси и после каждого двойного хода поворачивается на один зуб. Припуск 0,1-0,2 мм на сторону зуба снимается за три-четыре прохода шлифовального круга по впадине. Шлифование методом копирования более производительно, чем шлифование методом обкатки, однако уступает ему по точности из-за неравномерного износа шлифовального круга и сложности точной заправки его по профилю. Шлифование методом обкатки (рис. 3,б и в) основано на воспроизведении зубчатого зацепления шестерни с рейкой. Профиль зубьев условной рейки образован одним или двумя шлифовальными кругами. В результате воспроизводится качение зубчатого колеса по воображаемой рейке. Профиль зубьев рейки очерчен прямыми линиями, что позволяет с высокой точностью производить заправку шлифовального круга и автоматизировать ее. На рис. 3, в показаны шлифовальные круги и приспособления, которые служат для контроля их положения. Ролик 7 с выемкой совершает один оборот за 5-7 сек. При попадании упора 8 в выемку ролика рычаг 10 поворачивается на оси и алмазом 9 проверяет положение кромки круга. Если кромка круга изношена более чем на 0,002 мм, замыкаемся электрический контакт 11, который включает механизм, устанавливающий круг в нужное положение.
Конструкции зубошлифовальных станков, работающих по методу обкатки, весьма разнообразны. Применяются станки, у которых шлифовальный круг трапецеидального профиля совершает быстрые возвратно-поступательные движения (как реечный долбяк зубодолбежного станка), а обрабатываемая деталь медленно вращается. На станках других типов зубчатое колесо в процессе обработки совершает быстрые качательные движения и медленное возвратно-поступательное движение в направлении, параллельном зубу, при котором шлифовальный круг или круги производят шлифование одной из впадин, а после деления — шлифование последующих.
Шлифовальные круги зубошлифовальных станков новых конструкций имеют форму червяка. Принцип работы станков такой же, как зубофрезерных станков, оснащенных червячной фрезой. Производительность этих станков вследствие непрерывности процесса шлифования и отсутствия потерь на деление значительно выше производительности станков других типов.
Зубошлифование является ответственной и трудоёмкой операцией. Для обеспечения работоспособности цементованных работающих при высоких нагрузках зубчатых колес со шлифовальным профилем рекомендуется:
а) избегать шлифования впадины;
б) производить шлифование на режимах, исключающих появление прижогов на поверхности;
в) разбивать операцию на черновое и чистовое шлифование и между ними производить отпуск при низкой температуре для снятия напряжений в цементованном слое, которые могут вызвать появление трещин;
г) после шлифования зубьев подвергать зубчатые колеса дробеметному наклепу.
Шлифование обеспечивает получение зубчатых колес четвертой-пятой степени точности.