ОСОБЕННОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЛКОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ НАКАТЫВАНИЯ СПЕЧЕННЫХ ЗАГОТОВОК
Кривко М.С. (КубГТУ, г. Краснодар, РФ)
Научный руководитель работы – к.т.н., доцент Свистун Л. И.
The results of studying the processes of teeth rolling the sintered toothed wheels with small modules are stated in the given paper.
Наиболее важными направлениями развития современных обрабатывающих технологий являются ресурсо- и энергосбережение. Современное машиностроение невозможно представить без системного подхода к вопросам снижения издержек производства.
Одним из важных мероприятий, направленных на снижение расхода металла, повышение качества и уменьшение себестоимости является применение прогрессивных методов обработки металлов давлением. Отходы металла при обработке резанием деталей машин составляют примерно 20% от общего объема потребляемого металла. Потери металла в стружку при обработке резанием деталей из поковок и штампованных заготовок достигают 30-40%, а в некоторых отраслях машиностроения отходы металла в 3-4 раза превышают вес готовых деталей.
Применение при изготовлении зубчатых колес таких способов обработки металлов давлением, как поперечная и поперечно-винтовая прокатка позволяет получать заготовки с минимальными припусками под окончательную обработку. Одним из наиболее характерных примеров применения способа поперечной прокатки при изготовлении деталей массового производства является изготовление зубьев зубчатых колес накатыванием в горячем и холодном состоянии. Анализ эксплуатации зубонакатного оборудования свидетельствует о значительных преимуществах данного способа изготовления зубчатых колес. Этот способ обеспечивает повышение производительности по сравнению с зубонарезанием в зависимости от размеров зубчатых колес в среднем в 5-10 раз, снижение общей трудоемкости обработки до 20%, изготовление зубчатых колес различной конструкции с любой формой зуба и разными видами зацепления.
Однако для заготовок, полученных методами порошковой металлургии, технология накатывания зубьев в настоящее время мало рассмотрена. В вопросах освоения промышленной технологии накатывания порошковых заготовок делаются лишь первые шаги. Существенным моментом при использовании заготовок из порошковых материалов является то, что методами порошковой металлургии достигаются свойства материалов и, соответственно, конечных изделий, недостижимые при использовании традиционных методов. В частности, работы отечественных ученых показали, что изготовление зубчатых колес из порошковых материалов приводит к улучшению таких эксплуатационных характеристик передач, как шумность.
Особенности изготовления методом накатки зубчатых колес малого модуля (m = 0,5…2) из металлических порошков в настоящее время мало рассмотрены. С целью установления закономерностей при формообразовании зубьев в процессе накатывания спеченных заготовок в Кубанском государственном технологическом университете были проведены эксперименты по накатыванию зубчатых колес с m=0,5 мм, числом зубьев z = 11.
Целью проведения экспериментов являлось получение зубчатого профиля на заготовке из металлического порошка. Был применен метод пруткового накатывания. Основными преимуществами этого метода являются стабильность размеров обрабатываемых изделий, высокая производительность, повышенная точность накатанного зубчатого венца за счет короткой кинематической цепи инструмент-заготовка. В качестве заготовок для накатывания использовались спеченные прутки, полученные методом горячей экструзии. Материал заготовок – порошок железный ПЖ2М2.
Эксперимент проводился на заготовках трех групп, пористостью 17.5, 16 и 10 %, диаметр заготовок 5,9 мм. Накатник, имеющий два ролика, устанавливался в пиноль задней бабки токарного станка 1К62. Вращение (12 об/мин) получала заготовка, закрепленная в трехкулачковом патроне станка.
Для применяемого нами накатника процесс накатывания зубьев на пористых заготовках сходен с процессами допрессовки, экструзии, поскольку воздействие накатного ролика на материал сходно с внедрением пуансона, что создает условия для дополнительного уплотнения
В процессе накатывания зубьев на заготовке из компактного материала весь объем металла, вытесненный зубьями накатного ролика, перемещается в его впадины. Имеет место пластическое течение металла, что выражается в распределении волокон на вершине зуба. При накатке зубьев на заготовке, полученной из металлического порошка, условие равенства объемов вытесненного из впадины металла и объема образованной головки зуба не выполняется, так как материал подвергается лишь дополнительному уплотнению.
Стоит отметить, что при увеличении модуля накатываемого колеса возрастает величина обжатия заготовки, вследствие чего возрастает осевое усилие, действующее на накатник, при этом материал подвергается пластическому деформированию и характер процесса схож с таким же для компактного материала.
В результате исследования распределения плотности по объему заготовок, проведенного с помощью металлографического микроскопа, было установлено, что при формообразовании зубьев мелкомодульных зубчатых колес накатыванием на заготовках из спеченных материалов образуется поверхностный упрочненный слой, способствующий повышению износостойкости рабочей поверхности зубьев зубчатого колеса.