ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ЗУБЬЕВ

По ГОСТ 2789—73 (СТ СЭВ 638—77) шероховатость поверхности оценивается одним из следующих показателей: Ra — среднее арифметическое отклонение профиля; Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmах — наибольшая высота профиля. Первые два показателя наиболее употребительны. Длина участка, используемая для оценки шероховатости, называется базовой длиной, она принимается в пределах 0,08—8 мм в зависимости от шероховатости. На протяжении длительного периода применялось понятие «класс шероховатости», которое в настоящее время стандартом не предусмотрено.

Шероховатость поверхности измеряют специальными приборами (профилометры, профилографы) или оценивают визуально (либо касанием пальцами) путем сопоставления данной поверхности с эталонами шероховатости.

Оценка шероховатости поверхности должна производиться в направлении, дающем наибольшую шероховатость (если нет оговорки в технических условиях на деталь). При оценке шероховатости поверхности зубьев ее измеряют как в продольном (вдоль зуба), так и в поперечном (по высоте зуба) направлении. После зубофрезерования большая шероховатость обычно в поперечном направлении, после шевингования — в продольном. Кроме того, необходимо учитывать, особенно при больших подачах, высоту «гребешков» от подачи в продольном направлении, шаг которых равен величине подачи. В ряде случаев именно этот вид неровностей ограничивает допустимую» подачу при чистовом зубонарезании.

Шероховатость боковой поверхности зубьев при нарезании червячной фрезой обычно в пределах Rz = 5%40 мкм, при зубодолблении Rz = 10%40 мкм, при шлифовании, шевинговании, хонинговании Rа = 0,32%1,25 мкм.

 

МАТЕРИАЛЫ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Зубья колес должны обладать достаточно высокими прочностью, твердостью, способностью сопротивляться истиранию и другими свойствами, обеспечивающими надежную работу зубчатой передачи при наименьших ее габаритах и массе. Поэтому зубчатые колеса изготовляют преимущественно из углеродистой и легированной стали с содержанием углерода 0,1—0,6% (для крупных валов-шестерен до 0,9%) с термической или химико-термической обработкой, значительно реже из чугуна и неметаллических материалов — пластмасс. Червячные колеса изготовляют из медных сплавов (бронзы, латуни).

Если термической обработке подвергают все колесо, то ее называют объемной. Более целесообразна термическая обработка путем нагрева и быстрого охлаждения только поверхностей зубьев, которые приобретают твердость при вязкой сердцевине. Такое сочетание механических свойств зубьев, достигаемое также при химико-термической обработке, является благоприятным для работы зубчатой передачи. Нагрев при поверхностной закалке производят токами высокой частоты (ТВЧ), а также в газовом пламени. Наибольшее распространение получила закалка ТВЧ по всему контуру зуба, включая впадину (контурная закалка), или только рабочих поверхностей. Контурная закалка значительно повышает усталостную прочность колеса.

В передачах часто применяют колеса из стального литья, сопрягаемые с коваными шестернями. Литые зубчатые колеса обычно подвергают нормализации и длительному отпуску для снятия внутренних напряжений.

Для изготовления венцов зубчатых колес, работающих при малых скоростях и небольших усилиях, применяют серый чугун.

Обрабатываемость различных металлов зависит от его химического состава и механических свойств. Чем тверже сталь данной марки (в зависимости от термической обработки), тем хуже она обрабатывается, т. е. тем быстрей изнашивается инструмент. При введении легирующих элементов (например, хрома) обрабатываемость стали ухудшается даже при сохранении твердости. Стали с малым содержанием углерода (например, 20Х) и некоторые другие (например, 35ХМ) вследствие вязкости обладают худшей обрабатываемостью по шероховатости обработанной поверхности.

Если колеса нарезают после окончательной термической обработки (например, улучшения), максимальная твердость колес (НВ 300—320) определяется возможностью зубонарезания, при котором должны быть обеспечены достаточные производительность обработки и стойкость инструмента.

Термическая обработка после зубонарезания обычно приводит к искажениям формы и размера зуба, которые могут быть устранены зубошлифованием, частично притиркой или зубохонингованием, в зависимости от степени искажений и требуемой точности.

В колесах менее ответственного назначения, а также при небольших искажениях зубья можно не исправлять, Если колеса термически обрабатывают после чернового нарезания, то чистовое нарезание (например, червячными фрезами) можно осуществлять при твердости зубьев до HRC 38—52, снижая режимы резания, а также применяя инструменты повышенной производительности из быстрорежущей стали или оснащенные твердым сплавом. Для изготовления колес, подвергаемых накалке (в воде либо масле) или нормализации, рекомендуются стали 40, 45, 50, 50Г, 35Х, 40Х, 45Х, 50Х, 40ХН, 45ХН, ЗОХМ, 35ХМ, ЗОХГС, 35ХГС, ЗОХНЗА, 5ХНМ, 38ХГН, ЗОХГНЗА, 38ХС, 34ХН1М, 45ХНМ и др., для колес, подвергаемых цементации с последующей закалкой, — 15Х, 20Х, 18ХГТ, ЗОХГТ, 12ХН2, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 20ХНЗА, 15ХФ, 20ХНЗА, 20ХГНР, 30ХГСН2А и др. Колеса, подвергаемые цианированию, изготовляют из сталей 20Х, 35Х, ЗОХГТ, 40Х и других легированных и нелегированных сталей; колеса, подвергаемые азотированию — из сталей 38Х2МЮА, 40ХФА, 18ХГТ и др. Для изготовления литых колес применяют стали 50Л, 40ГЛ, ХГСЛ, ХН2Л и др. Для зубчатых колес менее ответственного назначения используют чугуны — СЧ20, СЧЗО и др. (ГОСТ 1412—79*). В ряде случаев для изготовления червячных колес применяют бронзы Бр. ОФ10-1 (ГОСТ 1.90054—72), Бр. АЖ9-4 (ГОСТ 18175—79*) и др.

В обозначении марки стали первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента (например, сталь ЗОХГТ содержит 0,3 % углерода).

Буквы за цифрами обозначают: X —хром, Н — никель, М — молибден, Г — марганец, С — кремний, Ю — алюминий, В — ванадий, Ф — вольфрам, Т — титан, Р — бор.

Буква Л обозначает литейную сталь, например 50Л. Буква А указывает, что сталь повышенного качества.

Цифры после обозначения элемента показывают его содержание в процентах, отсутствие цифры означает, что в стали содержится менее одного процента данного элемента (например, сталь 18Х2Н4МА содержит хрома в среднем 2 %, никеля 4 %, молибдена до 1 %).

В обозначении бронзы: О — олово, Ф —фосфор, А — алюминий, Ж — железо. Цифры показывают содержание данного элемента в %, остальное — медь.