ВВЕДЕНИЕ

Развитие машиностроения тесно связано с совершенствованием конструкций технологических машин и, в первую очередь, металлорежущих станков. Надежная и высокопроизводительная работа оборудования невозможна без комплектации его столь же надежным и производительным режущим инструментом и инструментальной оснасткой. Являясь «слабым» звеном любой технологической системы, именно инструмент обеспечивает эффективность ее работы. Поэтому специалисты, которым предстоит работать в отраслях машиностроения, должны уметь грамотно проектировать различные виды режущих инструментов, в том числе, для станков-автоматов, автоматических линий, станков с ЧПУ и ГПС с учетом требований обрабатываемой детали.

От качества, надежности и работоспособности режущих инструментов, применяемых в машиностроении, в значительной степени зависит качество и точность детали, ее шероховатость, производительность и эффективность процесса обработки, в особенности в наше время, при использовании инструмента в автоматизированном производстве в условиях гибких производственных систем.

Значительно изменилась и технология изготовления самих режущих инструментов в связи с появлением новых технологических процессов, а также конструктивными изменениями самих инструментов. Наиболее общими технологическими особенностями являются:

- широкое применение методов пластической деформации при получении заготовок инструментов (горячая экструзия, продольно-винтовой прокат, профильный прокат, радиальная обжимка на машине с ЧПУ и др.);

- использование методов порошковой металлургии, в том числе для получения биметаллического покрытия;

- использование абразивных инструментов из синтетических алмазов и нитрида бора, позволяющее существенно снизить шероховатость режущих и присоединительных поверхностей и повысить их механические свойства;

- применение специальных высокоскоростных и высокопрочных абразивов в сочетании с эффективной высоконапорной системой обильного охлаждения и очистки охлаждающей жидкости создало возможность глубинного шлифования и вышлифовки стружечных канавок, резьб и других элементов в цельных заготовках из твердых сплавов и инструментальных быстрорежущих сталей. Этот процесс, по существу, обеспечил возможность производства монолитного инструмента и коренным образом изменил технологию изготовления резьбообразующего инструмента;

- современное производство инструмента отличается широким использованием станков с ЧПУ и многокоординатных обрабатывающих центров, что позволяет не только повысить производительность и точность, но и осуществить целый ряд принципиально новых конструктивных решений.

1 Назначение и конструкция шевера

Шевер применяется для окончательной обработки боковых поверхностей зубьев прямозубых и косозубых колес наружного внутреннего зацепления после предварительного их нарезания червячной фрезой или долбяком, а также для чистовой обработки точных червячных колес. Дисковый шевер (см. рисунок 1,б) представляет собой цилиндрическое колесо с винтовыми зубьями, на боковых поверхностях которых прорезаны канавки и образованы режущие кромки.

Оси шевера и обрабатываемого зубчатого колеса являются скрещивающимися прямыми. При обработке шевер и колесо вводятся в беззазорное зацепление и образуют винтовую передачу. Шевер приводится во вращение и ведет обрабатываемое зубчатое колесо, насаженное на оправку, свободно установленную в центрах. Как известно, винтовая пара характеризуется точечным контактом зубьев, т. е, мгновенным контактом между шевером и зубчатым колесом, который будет происходить не по линии, как при шевинговании рейкой, а в одной точке. Точки контакта, наблюдаемые в различные моменты времени, образуют на поверхности зуба линию, идущую на боковой поверхности от дна впадины до вершины зуба. Эта линия контакта и будет обработана шевером при неизменном взаимном расположении осей шевера и колеса. Поэтому, чтобы обработать полностью боковую поверхность зубьев, обрабатываемому колесу сообщают возвратно-поступательное движение вдоль своей оси. После каждого двойного хода колеса происходит радиальная подача, т. е. оси шевера и колеса сближаются до тех пор, пока толщина зубьев обрабатываемого колеса не будет равна требуемой (см рисунок 1,а).

а) б)

Рисунок 1 – Конструкция шевера дискового

Шевер при эксплуатации подвергается интенсивно изнашивается, поэтому при изготовлении подвергается термической обработке. Целью термической обработки является получение заданных физико-механических свойств материала шевера под действием различных температур и скоростей охлаждения, вследствие чего изменяется структура. Предварительная термическая обработка заготовок применяется для получения микроструктуры, обеспечивающей оптимальную обрабатываемость при механической обработке. Шевер дисковый изготовляется из быстрорежущей инструментальной стали Р6М5, поэтому для улучшения обрабатываемости резанием подвергается отжигу при температуре 830°С. Для достижения необходимых механических свойств детали (прочность, твердость, вязкость), ее нужно подвергнуть окончательной термической обработки – это закалка при температуре 1230°С с охлаждением в масле и 3-х кратным отпуском при 550°С с охлаждением в воде потом на воздухе. При такой термической обработке достигаются необходимая твердость детали (63…66 HRC).

Химический состав и механические свойства материала детали стали Р6М5 ГОСТ 19265-73 сведены в таблицы 1, 2 и 3. [1]

Таблица 1 – Химический состав, %

С	Si	Mn	Cr	W	V	Co	Mo	Ni	S	P
	не более							не более
0.84-0.92	0.5	0.5	3.8-4.3	5.7-6.7	1.7-2.1	4.7-5.2	4.8-5.3	0.4	0.03	0.03

Таблица 2 – Механические свойства (после отжига)

σ0,05	σ0,2	σВ	δ5	ψ	σСЖ0,2	σСЖ	ε	τк	KCU	ν	HB
МПа			%		МПа		%	МПа	Дж/см2	%
240	510	850	12	14	520	2720	54	590	18	60	265

Таблица 3 – Механические свойства (после окончательной термообработки)

σ0,05	σ0,2	σВ	δ5	ψ	σСЖ0,2	σСЖ	ε	τк	KCU	ν	HRC
МПа			%		МПа		%	МПа	Дж/см2	%
240	510	850	12	14	520	2720	54	590	18	60	65

где σ_0,2 – предел текучести условный, МПа;

σ_В – временное сопротивление разрыву (предел прочности на растяжение), МПа;

σ_0,05 – предел упругости, МПа;

σ_СЖ – предел прочности при сжатии, МПа;

σ_СЖ0,2 – предел текучести при сжатии, МПа;

δ₅ – относительное удлинение после разрыва, %;

ψ – относительное сужение, %;

ε – относительная осадка при появлении первой трещины, %;

τ_к – предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа;

ν – относительный сдвиг, %;

KCU – ударная вязкость, определенная на образце с концентратором U, Дж/см²;

HB – твердость по Бринеллю;

HRC – твердость по Роквеллу, шкала С.