Экспериментальное исследование влияния конструктивных параметров накатного инструмента на качество поверхности зубьев

Шероховатость определяет качество поверхностного слоя рабочих поверхностей зубьев и является важным параметром, влияющим на такие эксплуатационные характеристики зубчатых передач, как износостойкость, несущая способность, жесткость и теплостойкость. В связи с этим необходимо иметь возможность оценить значение шероховатости на этапе выбора формообразующего инструмента для изготовления зубьев. Приведены результаты экспериментального исследования влияния конструктивных параметров накатного инструмента с гиперболоидной производящей поверхностью на параметр шероховатости рабочих поверхностей эвольвентных зубьев. Планирование эксперимента выполнено на основе центрального композиционного униформ-рототабельного плана второго порядка. В качестве исследуемого параметра выступала шероховатость рабочей поверхности изготавливаемых накаткой зубьев, а в качестве независимых — количество, угол наклона и делительный диаметр витков в наименьшем сечении гиперболоидного накатника. Получена эмпирическая модель для оценки параметра шероховатости профилей эвольвентных зубьев в зависимости от конструктивных параметров гиперболоидного накатника. Установлено, что зависимость шероховатости профилей зубьев от конструктивных параметров гиперболодного накатника является нелинейной и определяется их комбинацией. Применение гиперболоидных накатников обеспечило шероховатость профиля эвольвентных зубьев, соответствующую степени точности 5–7.
EDN: OXXSXV, https://elibrary/oxxsxv

Литература

[1] Калашников А.С., Моргунов Ю.А., Калашников П.А. Современные методы обработки зубчатых колес. Москва, Спектр, 2012. 239 с.

[2] Radzevich S.P. Gear cutting tools. CRC Press, 2010. 786 p.

[3] Кондрашов А.Г., Сафаров Д.Т., Фасхутдинов А.И. Характеристики точности и шероховатости поверхностей зубьев зубчатых венцов при формообразовании стандартизованными дисковыми фрезами на станках с ЧПУ. Известия ТулГУ. Технические науки, 2023, № 11, с. 642–647.

[4] Кане М.М., Шелег В.К., Кравчук М.А. и др. Анализ взаимосвязей некоторых параметров качества поверхностей зубьев цилиндрических шестерен с режимами зубофрезерования. Актуальные вопросы машиноведения, 2019, т. 8, с. 251–255.

[5] Солдатов А.Г. Исследование шероховатости при шлифовании зубчатых колес. Вестник РГУПС, 2023, № 1, с. 44–48.

[6] Пешехонов К.Ю., Тарапанов А.С. Прогнозирование шероховатости при формообразовании зубьев спироидных колес. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2018, № 3, с. 82–87.

[7] Ding H., Rong S., Zhang X. et al. Roughness tooth surface loaded contact pressure forecasting model for face-hobbed hypoid gears. Adv. Eng. Inform., 2024, vol. 60, art. 102399, doi: https://doi.org/10.1016/j.aei.2024.102399

[8] Агапов С.И., Федянова Н.А., Серов А.С. и др. Расчет шероховатости поверхности эвольвентных сторон зубьев. Известия ВолгГТУ, 2012, № 13, с. 6–8.

[9] Рубан А.Р., Мамонтов В.А. Влияние шероховатости переходных поверхностей зубьев на долговечность цементируемых зубчатых колес. Вестник Астраханского государственного технического университета, 2005, № 2, с. 52–54.

[10] Гришина Е.А., Деунежева М.А. Метрологическое и технологическое обеспечение процесса исследования качества боковой поверхности зубьев крупномодульных колес при отделочно-упрочняющей обработке ППД. Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2017, т. 2, № 13, с. 779–781.

[11] Irgashev A., Shaabidov Sh.A., Irgashev B.A. et al. Roughness of meshing gear teeth. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2022, vol. 1112, art. 012003, doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1112/1/012003

[12] Liu H., Liu H., Zhu C. et al. Tribological behavior of coated spur gear pairs with tooth surface roughness. Friction, 2019, vol. 7, no. 2, pp. 117–128, doi: https://doi.org/10.1007/s40544-017-0193-3

[13] Лындин В.А. Инструмент для накатывания зубьев и шлицов повышенной точности. Москва, Машиностроение, 1988. 144 с.

[14] Виноградов В.М. Особенности высокопроизводительных станков для калибрования зубьев цилиндрических колес средних модулей. Упрочняющие технологии и покрытия, 2009, № 12, с. 50–54.

[15] 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.

[16] Буянов А.С., Черепахин А.А. Особенности холодного чистового калибрования зубчатых колес автомобильных трансмиссий. Автомобильная промышленность, 2011, № 8, с. 32–33.

[17] Mikhaylov A., Grubka R., Lahin A. et al. Structural and technology support quality improvement of gear coupling. Appl. Mech. Mater., 2013, vol. 371, pp. 3–7. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.371.3

[18] Cherepakhin A.A., Lyalyakin V.P. Features of the choice of knurl material for cold calibration of cylindrical mid-module gear wheels. Russ. Engin. Res., 2024, vol. 44, no. 1, pp. 74–77. doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X24010106

[19] Витренко В.А., Стоянов А.А., Титова Л.Н. и др. Инструмент и особенности накатки зубьев тяговых зубчатых колес подвижного состава. Вестник Луганского государственного университета имени Владимира Даля, 2023, № 12, с. 117– 121.

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

[21] 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.

[22] Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. Москва, Машиностроение, 1981. 184 с.

[23] Силвио С., Юсубов Н.Д., Амирли С.Ф. и др. Исследование параметра шероховатости поверхности хромоникелевой стали после гидроабразивной обработки с применением полного факторного эксперимента. Вестник машиностроения, 2025, т. 104, № 1, с. 60–64, doi: https://doi.org/10.36652/0042-4633-2025-104-1-60-64

[24] Сединин И.Н., Макаров В.Ф., Шлык П.И. и др. Исследование шероховатости поверхности при полном факторном эксперименте твердого торцевого фрезерования. Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, 2019, т. 2, с. 179–182.

[25] Moayyedian M., Mohajer A., Kazemian M.G. et al. Surface roughness analysis in milling machining using design of experiment. SN Appl. Sci., 2020, vol. 2, no. 10, art. 1698, doi: https://doi.org/10.1007/s42452-020-03485-5

[26] Степнов М.Н., Шаврин А.В. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Москва, Машиностроение, 2005. 399 с.