WYKAŃCZANIE OBRABIANYCH CIEPLNIE ZĘBÓW WALCOWYCH
Jeżeli powierzchnie kół zębatych mają dużą twardość i nie można ich obrabiać narzędziami stalowymi, stosuje się wykańczanie przy pomocy materiałów ściernych. Jednym z takich sposobów jest docieranie zębów.
Docieranie jest to wykańczanie kół zębatych przez sztuczne ścieranie ich zębów za pomocą docieraków i drobnoziarnistych materiałów ściernych w celu uzyskania dużej dokładności zarysu zębów i gładkiej powierzchni. Jednakże nie można tym sposobem usunąć znaczniejszych odchyleń od prawidłowego zarysu zębów. Tak więc np. gdy błędy zarysu wynoszą ponad 0,03 i 0,05 mm, docieranie jest sposobem mało wydajnym. Przy docieraniu zbyt długotrwałym mającym na celu usunięcie większych naddatków na obróbkę, zarys zębów kół zębatych ulega zniekształceniu (podobnie jak przy dłuższym dogniataniu).
Przez prawidłowy dobór naddatku na docieranie zależnego od użytego materiału na koło zębate o odpowiedniej jakości, staranny dobór warunków obróbki cieplnej, zastosowanie izotermicznego wyżarzania półfabrykatów itd. można uzyskać dużą dokładność zarysu zębów (wg 1 i 2 klasy dokładności) i wysoką klasę gładkości powierzchni zębów (10 klasa gładkości).
Docieranie odbywa się na specjalnych maszynach. Narzędziami docierającymi są zwykle dwa lub trzy koła zębate wykonane z miękkiego, drobnoziarnistego żeliwa o twardości HB = 180 i 220.
Docieraki w czasie pracy są smarowane lub polewane mieszaniną drobnoziarnistego proszku ściernego (ziarnistość 200 250) z olejem. Do docierania stalowych kół zębatych niekiedy stosuje się pasty składające się z proszku ściernego, materiałów wiążących i chemicznie aktywnych kwasów (np. kwas oleinowy). Wówczas proces docierania zostaje znacznie przyspieszony i jest zapewniona lepsza jakość powierzchni ze względu na składniki pasty utleniające metal.
Obrabiane koło zębate zazębione jest z docierakami, z których jeden jest napędzany przez silnik obrabiarki. Prędkość obrotowa obrabianego koła zębatego wynosi 0,7 1,5 m/sek.
Oprócz ruchu obrotowego obrabianego koła zębatego i docieraków, musi być im nadany ruch postępowozwrotny w kierunku osiowym, co prowadzi do przyspieszenia procesu i zwiększenia gładkości obróbki. Przy obracaniu się tylko kół zębatych, bez wykonywania odpowiednich ruchów osiowych, przesuwanie się ziaren materiału ściernego po powierzchni zęba jest nierównomierne; na średnicy podziałowej jest ono minimalne, wzrasta natomiast w miarę zbliżania się do wierzchołków i podstaw zębów. Powoduje to nierównomierne ścieranie się zęba przy docieraniu.
W większości kostrukcji obrabiarek ruch osiowy nadawany jest obrabianemu kołu zębatemu.
Przy docieraniu oddziaływanie mechaniczne łączy się ze zjawiskami chemicznymi. Wskutek docisku występującego między zębami docieraka i obrabianego koła zębatego, ziarna materiału ściernego wciskają się w miększą powierzchnię zębów docieraka i następnie ścierają drobne wiórki z powierzchni zębów obrabianego koła zębatego. Żrące kwasy energicznie utleniają powierzchnię zęba i wytwarzają cienką błonkę utlenioną, łatwo" zdzieraną przez ziarna ścierne, bez pozostawiania śladów obróbki na powierzchni zęba.
Znane są następujące dwa sposoby docierania zębów: a) docieranie przy zachowaniu równoległości osi obrabianego koła i docieraków; b) docieranie, przy którym obrabiane koło i docieraki mają osie zwichrowane.
Zasadę pracy obrabiarki do docierania wg pierwszego sposobu przedstawiono na rys. 333. Obrabiane koło 1 obraca się powoli, wykonując przy tym szybki ruch postępowozwrotny wzdłuż swej osi. Żeliwny docierak 2 napędzany jest przez koło obrabiane i porusza się ruchem postępowozwrotnym prostopadle do swojej osi.
Nacisk zębów docieraka na zęby obrabianego koła zębatego jest powodowany przez hamowanie docieraków za pomocą hamulców hydraulicznych. Proces docierania przy zwichrowanych osiach docieraka i obrabianego koła zębatego jest wydajniejszy i daje lepsze rezultaty. W ZSRR produkuje się wiele obrabiarek do docierania tym sposobem (model 573, 5725 i inne).
Zasadniczy schemat pracy tych obrabiarek przedstawiono na rys. 334. Obrabiane koło zębate 1 umieszcza się między żeliwnymi kołami zębatymi 2, 3 i 4, które pracują jako docieraki. Napędzane jest koło obrabiane 1, które przenosi ruch na wszystkie trzy docieraki hamowane przez
hamulce hydrauliczne. Jednocześnie obrabianemu kołu zębatemu nadaje się ruch postępowozwrotny wzdłuż jego osi (od 40 do 200 podwójnych skoków na minutę) w celu rozszerzenia działania docieraków na całą długość zębów. Po upływie określonego odstępu czasu kierunek obrotu zmienia się na przeciwny w wyniku sterowania przez odpowiedni licznik skoków; następuje wówczas obróbka drugiej strony zębów, po czym obrabiarka zatrzymuje się.
Oś docieraka górnego 2 jest równoległa względem osi obrabianego koła zębatego; osie dolnych docieraków 3 i 4 są nachylone względem osi obrabianego koła zębatego pod kątem 310°, zależnie od kąta pochylenia zębów docieraków. Wskutek różnego położenia osi docieraków charakter wzajemnego poślizgu zębów obrabianego koła zębatego i zębów poszczególnych docieraków jest różny.
Dzięki równoczesnej pracy trzech docieraków zęby obrabianego koła zębatego zostają dostatecznie równomiernie dotarte na całej powierzchni. Pojawia się na nich drobna siatka rysek stanowiących ślady oddziaływania ziarn ściernych.
Przy docieraniu kół zębatych o zębach skośnych górny docierak ma również zęby skośne o równym co do wielkości, ale przeciwnym co do kierunku kącie pochylenia zębów, wobec czego oś docieraka, podobnie jak przy docieraniu kół zębatych o zębach prostych pozostaje równoległa względem osi koła docieranego. Dwa dolne docieraki mają w tym przypadku zęby skośne, przy czym nadaje się im kąt pochylenia większy niż kąt pochylenia zębów koła o wielkość wynikającą ze zwichrowania osi (310°).
Na obracające się docieraki nakłada się okresowo za pomocą szczotki gęste pasty (zwykle ręcznie), np. pastę GOI. Płynna mieszanina z materiałem ściernym jest tłoczona przez pompy do odpowiednich końcówek przewodów, skąd spływa na docieraki1). Czas docierania wynosi średnio około 2 minut w stosunku do 0,01 mm naddatku na grubości zębów.
Odchylenia od prawidłowego zarysu i podziałki zębów po docieraniu nie przekraczają 0,0075 0,01 mm, a bicie na średnicy podziałowej — 0,01 0,03 mm. Kompletem docieraków można obrobić od 700 do 1500 kół zębatych.
Główną wadą docierania jest brak możliwości poprawienia odchyleń przekraczających 0,06 0,08 mm, wskutek czego nie dociera się kół zębatych, których odchylenia przekraczają te wartości.
Przy wytwarzaniu kół zębatych do samochodów ciężarowych i ciągników przestaje się stopniowo stosować docieranie z powodu znacznej pracochłonności i ze względu na możliwość otrzymania po wykańczającej obróbce cieplnej kół zębatych, które szybko docierają się w pierwszym okresie eksploatacji. Docieranie stosuje się głównie przy produkcji dokładnych kół zębatych do samochodów osobowych, którym stawiane są wysokie wymagania pod względem cichobieżnej pracy.