Исследование шероховатости поверхности зубьев при формообразовании гиперболоидными накатниками

Формообразование эвольвентных зубьев с помощью накатников является высокопроизводительной технологией производства зубчатых колес, обеспечивающей упрочнение рабочей поверхности зуба в сочетании с их окончательной отделкой. Применение в качестве формообразующего инструмента гиперболоидных накатников позволяет уменьшить основные недостатки традиционных технологий накатки зубьев. Приведены результаты экспериментального исследования влияния конструктивных и технологических параметров процесса накатки зубчатых колес гиперболоидным накатником на характер изменения и значение параметра шероховатости рабочих поверхностей зубьев. Процесс накатки реализован на зубофрезерном станке 5Д32. Для измерения шероховатости использован профилограф-профилометр Talysurf 5 System. Исследуемым параметром являлась шероховатость рабочей поверхности изготовленных накаткой зубьев, независимыми параметрами — делительный диаметр накатника, усилие накатки и исходный параметр шероховатости. Установлено, что в зависимости от эксплуатационного назначения зубчатых передач путем варьирования усилия накатки можно обеспечить изменение шероховатости рабочей поверхности зубьев в широком диапазоне (0,025…0,80 мкм). Использование для формообразования зубьев накатников разного диаметра позволяет изменять параметр шероховатости в 1,19–6,0 раз. По результатам обработки экспериментальных результатов получена эмпирическая зависимость, описывающая взаимосвязь параметра шероховатости с конструктивно-технологическими параметрами процесса формообразования зубьев гиперболоидным накатником.
EDN: CQFELU, https://elibrary/cqfelu

Литература

[1] Буянов А.С., Виноградов В.М., Черепахин А.А. Выбор наиболее рациональной схемы холодного профильного накатывания зубьев. Известия МГТУ МАМИ, 2011, № 1, с. 132–136.

[2] Воробьев А.А., Будюкин А.М., Кондратенко В.Г. Анализ современных технологий при изготовлении зубчатых колес локомотивов. Новые материалы и технологии в машиностроении, 2019, № 30, с. 7–11.

[3] Востров В.Н., Кузнецов П.А., Новиков А.В. и др. Накатывание внутренних эвольвентных зубьев на порошковых спеченных заготовках. Металлообработка, 2016, № 3, с. 26–32.

[4] Лапин В.В., Писаревский М.И., Самсонов В.В. и др. Накатывание резьб, червяков, шлицев и зубьев. Ленинград, Машиностроение, 1986. 227 с.

[5] Trifan N., R Ciobanu R., Ciobanu O. Generation of precessional gear teeth by plastic deformation. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1009, art. 012057, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1009/1/012057

[6] Solonitsyn B.M., Taratynov O.V., Klepikov V.V. High-productivity manufacturing process for the gear profile of gearbox clutches. Russ. Engin. Res., 2010, vol. 30, no. 6, pp. 651–653, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X10060286

[7] Витренко В.А., Ефимов А.А., Михайлова А.Д. и др. Совершенствование схемы формообразования накатного инструмента. Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2024, № 6, с. 5–13, doi: https://doi.org/10.26730/1999-4125-2024-6-5-13

[8] Кузьменко Н.Н., Михайлова А.Д. Некоторые геометро-кинематические параметры процесса накатки зубьев цилиндрических зубчатых колес при помощи многозаходных гиперболоидных накатников. Вестник Луганского государственного университета имени Владимира Даля, 2023, № 9, с. 156–158.

[9] Витренко О.С. Методика выбора геометрии накатного инструмента в зависимости от геометро-кинематических параметров накатки. Известия КГТУ, 2018, № 49, с. 241–248.

[10] Пивкин П.М., Гречишников В.А., Ершов А.А. и др. Фундаментальные основы формирования микрорельефа поверхности дисковыми фрезами при высокоскоростном многокоординатном фрезеровании. СТИН, 2022, № S12–2, с. 21–24.

[11] Махаринский Ю.Е., Латушкин Д.Г., Путеев Н.В. Исследование влияния параметров технологических процессов при финишной обработке зубчатых колес на показатели качества. Вестник Витебского государственного технологического университета, 2018, № 1, с. 33–41.

[12] Горбунов А.С., Макаров В.Ф., Ворожцова Н.А. Формирование параметров качества поверхностного слоя зубьев спирально-конических шестерен с учетом влияния технологической наследственности. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2015, № 4, с. 40–47.

[13] Yuqin W., Wei Z., Jinyuan T. Research on the correlation between roughness parameters and contact stress on tooth surfaces and its dominant characteristics. Measurement, 2024, vol. 238, art. 115399, doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.115399

[14] Fabre D., Bonnet C., Rech J. et al. Optimization of surface roughness in broaching. CIRP J. Manuf. Sci. Technol., 2017, vol. 18, pp. 115–127, doi: https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2016.10.006

[15] Ming X., Gao Q., Yan H. et al. Mathematical modeling and machining parameter optimization for the surface roughness of face gear grinding. The Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2017, vol. 90, no. 9–12, pp. 2453–2460, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-016-9576-2

[16] Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. Москва, Машиностроение, 1971. 264 с.

[17] Тихомиров В.П., Измеров М.А. Влияние волнистости и шероховатости поверхности на нормальную контактную жесткость плоского стыка. Вестник Брянского государственного технического университета, 2019, № 12, с. 4–12, doi: https://doi.org/10.30987/1999-8775-2019-2019-12-4-12

[18] Маликов А.А., Ямникова О.А., Чечуга О.В. Моделирование влияния характеристик поверхностного слоя на контактную жесткость стыков деталей машин. Известия ТулГУ. Технические науки, 2017, № 8–1, с. 282–293.

[19] Чулков И.И., Милов А.Б. Исследование радиальной податливости цилиндрических стыков. Труды РКИИГА им. Ленинского комсомола, 1972, № 238, с. 3–19.

[20] Han J., Zheng W., Wang G. Investigation of influence factors on surface roughness of micro-scale features. Precis. Eng., 2019, vol. 56, pp. 524–529, doi: https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2019.02.010

[21] Konowalski K. Experimental research and modeling of normal contact stiffness and contact damping of machined joint surfaces. AMST, 2009, vol. 33, no. 3, pp. 53–68.

[22] Zhao G., Li Y., Zhang Z. et al. Simulation and experiment of secondary contact stiffness of rough surface. J. Mech. Sci. Technol., 2022, vol. 36, no. 1, pp. 1079–1087, doi: https://doi.org/10.1007/s12206-022-0201-z

[23] Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. Москва, Высшая школа, 1988. 239 с.