V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В последнее время растет потребность в более бесшумных, мощных и одновременно экономичных зубчатых колесах всех видов и размеров. Значительную долю зубчатых колес составляют конические шестерни с круговой линией зуба. Широко они применяются в трансмиссиях автомобилей. В автомобильной промышленности основными требованиями к производству зубчатых колес являются:

1. Качество зубчатых венцов.

2. Стабильность обеспечения показателей качества.

3. Производительность технологического процесса.

4. Возможность быстрой переналадки оборудования, в том числе и с учетом изменения конструкции изделия.

Типовой технологический процесс механической обработки конического зубчатого колеса выглядит следующим образом (таб. 1):

Таблица 1

Типовой технологический процесс механической обработки конического зубчатого колеса

№	Технологическая операция	Оборудование
1	Торцевание и сверление центровых отверстий с обеих сторон или с одной стороны	Станок для торцевания на заданный размер и сверления центровых отверстий
2	Полная токарная обработка, расточка, фрезерование, снятие фасок.	Двухшпиндельный токарно- фрезерный центр
3	Обработка наружных или внутренних шлиц, включая контроль и измерение	Фрезерный станок для наружных шлиц, Долбёжный (зубодолбежный) станок для внутренних шлиц
4	Фрезерование зубчатых венцов незакаленных деталей и снятие заусенцев	Зубофрезерный станок для конических колёс
5	Термическая обработка	Комплекс оборудования
6	Твердое точение базовых поверхностей	Токарный станок с ЧПУ для твердого точения
7	Шлифование зубчатых венцов закаленных деталей	Зубошлифовальный станок для конических колёс
8	Измерение зубчатых колес	Измерительный центр
9	Контроль на прижоги	Установка для контроля прижогов, включая моечную станцию
10	Мойка	Моечная установка

В условиях серийного производства нарезание пары колес чаще всего производится специальными зуборезными головками по схеме: колесо - двусторонним методом, шестерня – односторонним . Появление станков с ЧПУ позволяет обеспечивать обработку пары колес двусторонним методом. Отличительной особенностью данных станков является высококачественное программное обеспечение, позволяющее осуществлять быструю наладку и переналадку станков. Управление станками от системы ЧПУ типа CNC, где устранены жесткие кинематические связи, а также применение шести координат при обработке (рис. 1), дает возможность производить обработку различными методами с применением различного инструмента.

Рисунок 1 – Движения в станке С29

К особенностям современных зуборезных станков с ЧПУ относятся:

• Автоматическая загрузка инструмента и заготовок.

• Возможность снятия заусенцев и фасок автоматически непосредственно на станке, в том числе и непосредственно во время нарезания зубьев.

• Технология «сухой» обработки без применения СОЖ.

• Соединение станка в сеть с измерительными центрами с соответствующим программным обеспечением позволяет обработку спиральных конических колес по так называемому «Замкнутому контуру» («Closed Loop») обеспечивая точность обработки по заданным значениям, включая автоматическое получение подналадок.

Стоить отметить оригинальную концепцию станка С29 фирмы KLINGELNBERG. Этот станок отличается вертикальным расположение шпинделя инструмента (рис. 1), что обеспечивает удобную автоматическую смену и контроль инструмента, удобное удаление стружки, причем без ее контакта со станкиной, что уменьшает тепловые деформации при обработке.

Шлифование зубьев конических зубчатых колес с круговой формой зубьев является наиболее сложной и ответственной операцией. Технологические системы шлифования конических венцов наиболее известных производителей Gleason и Klingelnberg включают в себя расчетную станцию, станок и координатно-измерительную машину, связанные локальной сетью. Это позволяет производить автоматическую подналадку станков по результатам контроля поверхностей зубьев.

Процесс притирки зубьев конических колес после химико-термической обработки является достаточно распространенным в автомобильной промышленности. Правильно осуществляемый процесс притирки может обеспечить высокое качество конических пар в обеспечении эксплуатационных (в том числе и шумовых) характеристик передачи. Однако предпосылками к этому должно являться обеспечение высокого качества на операциях предшествующей обработки (зубонарезание и ХТО). Наиболее совершенным процессом притирки зубчатых пар является процесс “турбо-притирки“, разработанный фирмой Gleason и реализуемый на станке модели PHOENIX 600HTL CNC.

Сложность геометрической формы поверхностей зубьев и требование высокой точности ее обеспечения в производстве определяет сложность методов измерения параметров зубчатых колес. Узкоспециализированные приборы уступили место высокоточным многокоординатным измерительным машинам. Из специализированных измерительных машин следует в первую очередь отметить измерительные центры фирмы KLINGELNBERG. С помощью таких измерительных центров, используя соответствующее программное обеспечение, можно контролировать цилиндрические зубчатые колеса наружного и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями; конические зубчатые колеса с прямой и круговой формой зубьев; червячные фрезы, шеверы и зуборезные долбяки; червяки и червячные колеса.

Развитие ситем ЧПУ и локальных вычислительных сетей привели к интеграции систем проектирования и изготовления обработки конических колес. В качестве примера можно привести комплексное программное обеспечение, предлагаемое фирмой Gleason (рис. 2). Ядром системы является экспертная технологическая система Gleason (GEMS) — это группа компьютерных программ, которые функционируют вместе в одной сети. Эта технология позволяет новому программному обеспечению Gleason на базе WINDOWS® для проектирования конических зубчатых передач (CAGE™, G-AGE™ и Summary Manager) работать на рабочих местах конструктора и технолога, подключаясь к программному обеспечению станка Gleason и обмениваясь с ним информацией.

Рисунок 2 – Структурная схема GEMS

Процесс проектирования конических колес выполняется в системе автоматизированного проектирования зубчатых колес (CAGE™), с применением анализа по методу конечных элементов (FEA™). В этих системах происходит разработка и анализ спиральных конических и гипоидных зубчатых колес, с учетом требований к их эксплуатации. При этом генерируется наиболее оптимальная форма элементов зубчатого венца. Разработанные данные передаются на зуборезные стаанки и станки для заточки резцовых головок, с применением Менеджера сводных данных (наладок).

На измерительных станциях обработка результатов измерений нарезанных венцов производится с применением системы автоматизированного анализа зубчатых колес (G-AGE™), которая позволяет вычислять поправки в наладочные установки для зуборезных и зубошлифовальных станков и передавать их по сети.

Режущий инструмент также подвергается контролю с примнением программного обеспечения автоматизированного анализа резцов (GABE). Результаты контроля передаются в системы управления станками для заточки инструмента.

Комплексное применение указанных элементов в производстве обеспечивает выполнение требований, предьявляемых к производству конических колес.

Источники информации:

1. Группа Klingelnberg. http://www.klingelnberg.com.

2. The Total Gear Solutions Provider™. Сайт фирмы Gleason. http://www.gleason.com.

Код для цитирования: Скопировать