Вступ
Зубчасті передачі є невід'ємною та надважливою складовою сучасного машинобудування, оскільки забезпечують передачу крутного моменту і руху між різними частинами машин та механізмів. Точність та якість зубчастих передач (ЗП) та їх складових елементів – зубчастих коліс (ЗК) – основні вимоги для правильного та довговічного функціонування останніх. В Україні зберігається значний потенціал для розвитку виробництва зубчастих коліс завдяки наявності потужної металургійної бази та великому досвіду в машинобудуванні. Так УА ТОВ фірма «КОДА» (Харків, Хмельницький) є лідером і уже більше ніж 25 років поставляє засоби індустріальної метрології відомих світових виробників для перевірки точності та якості продукції машинобудівних підприємств, а саме [1]:
̶- обладнання для вимірювання лінійно-кутових величин (лазерні трекери Leica, координатно-вимірювальні машини (КВМ), координатно-вимірювальні руки, штангенциркулі та глибиноміри, мікрометри, пристрої для калібрування тощо);
̶- вимірювальні системи для верстатів (контактні датчики для вимірювання/налаштування на технологічну операцію, системи для налагодження та виявлення несправного ріжучого інструменту тощо);
̶- обладнання для вимірювання круглості, шорсткості і форми (профілометри, кругломіри тощо);
̶- 3D-сканери, спеціальні системи і послуги (3D-сканери та зворотне моделювання, датчики і системи для різних областей застосування, модернізация мікроскопів і КВМ тощо).
Використання такого обладнання відомими підприємствами такими, як: АТ «ХМЗ» Світло Шахтаря», АТ «Українські енергетичні машини», АТ «Мотор Січ», Краматорський дивізіон підприємств (НКМЗ, ЕМСС, КЗТС, СКМЗ) та інші, дозволяє збільшити продуктивність виробництва разом із суттєвим підвищенням параметрів точності та якості продукції, у тому числі для ЗК і ЗП. Українські виробники спроможні і фактично виготовляють всі типи і розміри ЗК і є одними з небагатьох підприємств Європи та світу, хто може забезпечити виробництво крупномодульних ЗК із зовнішніми діаметрами до 12 метрів.
Технологічне обладнання для виготовлення ЗК
Оброблення крупномодульних ЗК є одним з найскладніших видів технологічних процесів механічної обробки, який вимагає використання спеціалізованого обладнання і верстатів та, відповідно, дорогого спеціального оброблювального інструменту. Отже при розробленні технології виготовлення ЗК слід вирішити ряд завдань з вибору оптимальних методів обробки та відповідного технологічного обладнання і інструментів, що забезпечать економію матеріалу; якість, продуктивність і стабільність процесу, знизять собівартість і трудомісткість. На сьогоднішній момент стратегія полягає у тому, щоб отримати необхідну точність та якість виготовлення уже після лезвійного оброблення. Це може бути досягнуто за рахунок застосування сучасних верстатів від виробників, що спеціалізуються саме на виготовленні обладнання для зубооброблення, наприклад: Gleason, США [2] і HOEFLER (HÖFLER) Klingenberg Group, Швейцарія [3] або ж застосовувати крупні фрезерні верстати WALDRICH-COBURG, США-Канада-Німеччина [4] і Škoda, Чехія [5].
Саме виробники Gleason та HÖFLER є загальновідомими лідерами постачання комплексних рішень для виробництва зубчастих колес. Причому компанія Gleason не тільки виробляє верстати, а і пропонує рішення по проектуванню, розрахунку, метрологічному контролю ЗК, виготовляє повний спектр спеціалізованого інструмента для всіх видів обробки зубів та коліс і шестерень в цілому. Широкий спектр технологічної оснастки та засобів автоматизації від Gleason дозволяє виробнику одразу вирішити всі питання по виготовленню конкретних виробів. Вигода застосування універсального фрезерного обладнання від лідера ринку WALDRICH-COBURG і Škoda полягають у тому, що один і той самий верстат, на противагу спеціалізованим рішенням, може залучатися для виготовлення всього спектру продукції виробництва (корпусних груп, тіл обертання, лопаток та моноколіс та інших). Для забезпечення зубофрезерування на даних верстатах використовуються опції та оснащення, яке додатково розширює функціонал верстата. Нижче наведено приклад існуючого виробничого вітчизняного досвіду з досягнення заданої точності та якості крупномодульних загартованих ЗК [6].
Основна проблема в цьому випадку полягає у складнощах видалення основного припуску з загартованих коліс перед зубошліфуванням. Суть технології полягає у використанні спеціальних черв'ячних твердосплавних фрез з регулюючими конічними зубчастими рейками для видалення основного припуску. Застосування такої технології дозволило збільшити продуктивність чистового зубофрезерування великогабаритних вінців (діаметром до 12000 мм) у 1,5 рази порівняно зі стандартними швидкорізальними фрезами, а також підвищити точність виготовлення. Дослідження проводилися на вертикально-зубофрезерних верстатах моделей 53Н11 та 5К32 методом зустрічного фрезерування без використання рідини для охолодження. Отримані результати показали, що попередня обробка дозволяє зменшити трудомісткість зубошлифування у 1,8 рази при високій якості обробленої поверхні. Отже досвід показує, що така технологія дозволяє отримати ступені точності ЗК після лезвійного оброблення на рівні 9…11 квалітетів точності. Для багатьох задач використання таких ЗК цього більше ніж достатньо і можливо обходитись без подальших процесів фінішної обробки. В свою чергу використання сучасного якісного ріжучого інструменту на верстатах дає можливість отримати 3…7 квалітети точності та дозволяє досягти шорсткість поверхні на рівні Ra 2,5…3,2.
Операції зі зубошліфування вимагають спеціалізованого і дуже коштовного металорізального обладнання. Для придбання таких верстатів та відповідного інструментального оснащення виробництва рівень інвестицій може складати декілька мільйонів Євро і більше. Останнє однозначно робить виробництво крупномодульних коліс та шестерень «преміум» сегментом у машинобудуванні. Попередня обізнаність у можливостях вітчизняних виробництв дозволяє констатувати наявність всього декількох сучасних верстатів для зубошліфування (максимальний діаметр коліс 2000…4000 мм). Аналіз існуючого сучасного обладнання для зубооброблення дозволив виділити основні типи інструменту та оснастки й засобів автоматизації від світового лідера галузі – компанії Gleason.
1. Зубофрезерні верстати горизонтальної компоновки (Gleason P60…P210):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 80…180;
̶- номінальний модуль, мм: 2,5…4;
̶- опційні функції фрезерування черв’яків, профільне фрезерування, інтеграція системи зняття фасок та заусенців.
2. Верстати для фрезерування черв’яків (Gleason P90WM):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 90…100;
̶- номінальний модуль, мм: 8.
3. Зубофрезерні верстати вертикальної компоновки (Gleason Genesis 130H…400H, GP200…300, P400…P10000, Titan 1200H…1600H):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 130…10 000;
̶- номінальний модуль, мм: 3…60;
̶- опційні функції: профільне фрезерування, інтеграція системи зняття фасок та заусенців.
4. Верстати для силового зуботочіння на основі методу скайвінгу (Gleason 100PS…800PS):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 100…800;
̶- номінальний модуль, мм: 2…10;
̶- опційні функції: ЗК з внутрішнім зачепленням, інтеграція системи перезаточки.
5. Зубодовбальні верстати (Gleason 100S, GP200S…300S, P500S…P3200S):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 100…3200;
̶- номінальний модуль, мм: 3…24;
̶- опційні функції: гідравлічна зубодовбальна головка.
6. Зубодовбальні верстати з технологією електронного формування наклону зуба (Gleason 100S, GP200S…300S, P500S…P3200S):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 200…1600;
̶- номінальний модуль, мм: 6…12.
7. Зубошевінгувальні верстати (Gleason Genesis 130SV, 130SViC, 200SVP, ZS(E)150(T)):
̶- номінальний розмір заготовки, мм: 150…200;
̶- номінальний модуль, мм: 3…5;
̶- опційні функції: інтеграція системи зняття фасок та заусенців, врізне шевінгування.
8. Верстати для фрезерування/шліфування зубчастих рейок (фрезерування зубчастих рейок, рейкових елементів, протяжок, зубів стрічкових пилок, спеціальних профілів) Gleason 640RM…2500RM, 2000RMP, 850RMS, 2000RGP:
̶- номінальна довжина заготовки, мм: 640…2500;
̶- номінальний модуль, мм: 5…18;
̶- опційні функції: косозубі зубчасті рейки.
9. Профіле-шліфувальні верстати для зубчастих коліс з внутрішнім та зовнішнім зачепленням (Gleason P90G…P6000G):
̶- номінальний діаметр заготовки, мм: 100…6000;
̶- максимальна глибина профілю, мм: 8…120.
10. Зубошліфувальні верстати обкатного типу (Gleason P90G, Genesis 200GX…260GX, 300TWG):
̶- номінальний діаметр заготовки, мм: 100…300;
̶- номінальний модуль, мм: 0,5…5.
11. Зубохонінгувальні верстати (Gleason 260HMX, 260HMS):
̶- номінальний діаметр заготовки, мм: 270;
̶- номінальний модуль, мм: 6;
̶- максимальна ширина забчастого вінця, мм: 450…650.
12. Верстати для комплексного виготовлення зубчастих коліс (Gleason Agilus 180TH). Точіння, зубофрезерування, сверління, обробка фасок та зняття заусенців:
̶- номінальний діаметр заготовки, мм: 180;
̶- номінальний модуль, мм: 3.
13. 5-осьові центри Gleason-Heller для обробки крупно-габаритних циліндричних та конічних ЗК:
̶- серія верстатів з палетною системою (FP6000…FP16000):
• максимальний розмір деталі, мм: 1000…2000;
• розмір столу, мм: 630х630…1250х1600;
̶ серія верстатів з загрузкою на стіл (FT6000…FP16000):
• максимальний розмір деталі, мм: 1000…1400;
• розмір столу, мм: 630х630…1000х1000;
̶ серія верстатів з токарною обробкою, оснащені високошвидкісним поворотним столом та палетною системою (СР6000…СР10000):
• максимальний розмір деталі, мм: 1000…1400;
• розмір столу, мм: 630х630…1000х1000.
̶ серія верстатів з токарною обробкою, оснащені високошвидкісним поворотним столом та системою загрузки (СТ6000…СТ8000):
• максимальний розмір деталі, мм: 1580…1810;
• розмір столу, мм: діаметр 1000…1200.
Висновки
Показано, що технологічне забезпечення виготовлення крупномодульних ЗК залежить від прийнятих технологічних рішень для їх виробництва. Зазначено, що забезпечення точності та якості ЗП та їх складових елементів – ЗК – є основними вимогами для правильного та довговічного функціонування останніх. Наведено існуюче сучасне обладнання для зубооброблення компанії Gleason.
Список використаних джерел:
1 KODA. Продукція. Вилучено з: https://www.koda.ua/ukr/products/
2 Gleason today. Вилучено з: https://www.gleason.com
3 HÖFLER Cylindrical Gear Technology. Вилучено з: https://klingelnberg.com/en/business-divisions/cylindrical-gear-technology
4 North American Sales & Service of Large Precision Machine Tools. Вилучено з: https://www.waldrich-coburg.com/
5 ŠMT a.s. Вилучено з: https://www.cz-smt.cz/en/
6 Технологія оброблення крупномодульних загартованих зубчастих колес твердосплавними червячними фрезами / Ю. В. Тимофєєв [та ін.] // Вісник Нац. техн. ун-ту «ХПІ»: зб. наук. тр. Темат. вип.: Технології в машинобудуванні. – Харьків : НТУ «ХПІ», 2010. – № 40. – С. 109-122.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter