УДК 621.833.1:539.531
А .И М Е Д В Е Д Е В , М JVI.К А Н Е , канд.
т е х н .н а у к , С Р .КЛ ЕЩ ЕВ А (Б П И )
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ЗУБЬЕВ В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС
Если операции механической обработки зубьев цилиндрических зубча
тых колес достаточно хорошо изучены с точки зрения изменения точностных параметров зубчатого венца, то изменение основных физико-механических свойств поверхностного слоя зуба в процессе этой обработки исследовано еще недостаточно. А эти свойства оказывают большое влияние на такие эксп
луатационные параметры зубчатой передачи, к а к ресурс работы, надежность, виброакустические характеристики и т. д.
Одним из таких свойств является твердость поверхностного слоя зуба, которая регламентируется техническими условиями на изготовление зубча
тых колес.
Исследования выполнены для трех партий цилиндрических зубчатых ко лес по 50 деталей в партии на операциях зубофрезерования и шевингования зубьев. ПрТі выполнении измерений была обеспечена возможность сопостав
ления полученных результатов на указанных операциях.
Материал деталей — сталь 4 0 Х , термообработка — нормализация и улуч
шение до твердости поверхностного слоя НВ 2690...3110 МПа.
В дальнейшем данные детали не подвергались термообработке. Таким об
разом, значение твердости на операции шевингования является окончатель
ным, в значительной степени влияющим на качество детали.
Измерение микротвердости осуществлялось на приборе ПМ Т-3 с нагруз
кой 1Л Н в трех точках по длине зуба.
Микротвердость определялась по формуле 1854-1000
Н
1
Лср
где Q — микротвердость при нагрузке 1,0 Н; d^p— среднее значение диаго
нали отпечатка алмазной пирамиды, м к м .
По результатам экспериментальных данных были построены эмпириче
ские линии регрессии для зависимости у = / ( х ) , где у и х — значения микро
твердости на операциях шевингования и зубофрезерования.
По полученным результатам установлено, что зависимость по характеру близка к линейной и может быть описана уравнением
у = а-нЬ х. (
1
)Затем с помощью специальной программы на ЭВМ были рассчитаны ос
новные статистические характеристики исследуемых зависимостей.
Усредненные для трех партий деталей результаты расчетов представлены в табл.
1
, в которой Н-,фр, Нзф р, Н зф р, Н^р фр — значения микротвердости в точках 1 , 2 , 3 и среднее значение после зубофрезерования; Н з ^ е в /*^
3
шев' ^ср.шев ~ после шевингования; х и у" — средняя арифметическая величина микротвердости соответственно после зубофрезерования и 113
Т а б л и ц а 1 П ока
затели ^Зшев ЯНзфр) *^ср.шев 'ср.фр
х’, МПа у, МПа о^, МПа Оу, МПа
Ь
а , МПа е F
A , %
B , %
2431,1 2011,0 369,3 277,9 0,36 3,494 0,27 3,46 1354,6
9,87 0,975 81,97 18,03
2479,3 2037,2 385.4 222.4
0,36 3,53 0,21 3,49 1516,6
8,41 0,973 8 2 /) 18,0
2454,9 2043,7 329,5 199,7 0,35 3,26
021
3 2 4 1 5 2 8 2
7,07 0288 8 5 2 14,1
2463,1 2 0 4 7 2 336,3 1 8 8 2 0,34 3,06 0,19 3,04 1580,0
7,02 0 2 9 8 8 4 2 15,1
шевингования; и Оу — среднее квадратическое отклонение этой величины на указанных операциях; а и Ь — коэффициенты уравнения регрессии
(1
),при этом а характеризует часть среднего арифметического значения микротвердости на операции шевингования; Ь —часть среднего исходного значения м и к ротвердости, которая переносится на ее конечное значение; г,^у — коэффици
ент корреляции; t^ , t — критерии Стьюдента достоверности значений Ь и о ' ху
Гху,* F — критерий Фишера, служащий для оценки адекватности модели; е — средняя относительная ошибка уравнения связи; А — часть дисперсии зна
чения микротвердости на операции шевингования; В — то же, перенесенная с предыдущей зубофрезерной операции.
’Для случая Hjjp Ljjgg = /(H ę p фр) зависимость (1) может быть записана в следующем виде:
у = 1580,0 + о ,1 9 х .
В ы в о д ы. 1. Между значениями микротвердости поверхности зуба на операциях зубофрезерования и шевингования существует достоверная кор
реляционная зависимость (г = 0 ,3 4...0,36, t = 3 ,0 6 ...3 ,5 3 ), с достаточной степенью точности описываемая полиномом первой степени (е = 7,02...9,87 %,
F = 0 2 7 3 ...0 ,9 9 8 , F < Fjg
5
;,, для данных условий F^ggj, = 1,65) .2. На размер дисперсии микротвердости после операции шевингования переносится определенная часть с предыдущей зубофрезерной обработки (1 4 ...1 8 % ), т .е . в изучаемом процессе проявляется эффект технологической наследственности.
3. На операции шевингования происходит некоторое снижение м икро
твердости по сравнению с предыдущей зубофрезерной обработкой. Это объ
ясняется, на наш взгляд, тем, что зубофрезерование сопровождается значи
тельными усилиями резания, большими по значению упругими и пластиче
скими деформациями по сравнению с шевингованием, что приводит к обра
зованию более твердого наклепанного слоя.
4. Полученные результаты свидетельствуют о возможности управления процессом изменения значений микротвердости поверхности зубьев цилинд
рических зубчатых колес на операции шевингования путем выбора их рацио
нальных значений на предыдущей операции.
114
