ТАРЕЛКА С ЗУБЬЯМИ

В журнале «Моделист-конструктор» была опубликована статья учителя из г. Северодвинска В. Архипова, посвященная изготовлению пластмассовых мелкомодульных цилиндрических шестерён для моторных авто-, судо- и авиамоделей на примере шестерни из полиэтилена с основными параметрами m = 0,8 мм и z = 8. Продолжая начатую тему, автор предлагает вниманию читателей пресс-форму, аналогичную предыдущей, но имеющую одно принципиальное отличие — она предназначена для изготовления небольших партий тарельчатых зубчатых колёс с торцевым расположением зуба.

В массовом моделизме такие зубчатки используются довольно часто. Например, при изготовлении моделей гоночных автомобилей. Вращение с вала электродвигателя на заднюю ось удобно передавать зубчатой парой: цилиндрической шестерней на валу двигателя и тарельчатой (с торцевым расположением зуба), закреплённой на задней оси. И вот здесь, при всей кажущейся простоте конструкции передачи, возникает непростая технологическая задача её реализации. Это, пожалуй, самое «узкое» место при изготовлении моделей даже для опытного моделиста. Конечно, для ответственных спортивных соревнований модели комплектуют металлическими шестернями (стальными или бронзовыми), для изготовления которых привлекают специалистов-профессионалов (как говорится, во имя победы «…за ценой не постоим»). Ну а что делать начинающим моделистам, обычным школьникам 5 — 6-х классов? Отсутствие шестерён часто ставит крест на их занятиях моделизмом.

Особенно дефицитной всегда считалась тарельчатая шестерня. Изготовить такую вручную школьникам не под силу. Поэтому, чтобы поддержать начинающих моделистов, я разработал упрощённую технологию изготовления «зубчаток» из термопластических материалов, например полиэтилена, с помощью специальных пресс-форм.

В этой статье речь пойдёт об отливке тарельчатых шестерён. Одним из самых важных определяющих параметров в зубчатых передачах является модуль зацепления m (мм). Только зубчатая пара с одинаковым модулем может обеспечить нормальное зацепление и быть использована при изготовлении моделей. Основные параметры шестерни определяются по формуле:

m = D/(z+2),

где: D — наружный диаметр шестерни, мм; z — число зубьев.

Величины модулей зацепления стандартизированы. Для шестерён из металла можно принять небольшой модуль: 0,5 — 0,6 мм. Но поскольку пластмасса, особенно используемый нами полиэтилен, по прочности уступает металлам, то приходится использовать более крупные модули (в нашем случае m = 0,8 мм, z = 26), так как с увеличением модуля увеличивается величина зуба в целом, а следовательно, и его прочность.

Пресс-форма для изготовления пластмассовых мелкомодульных тарельчатых шестерён:

1 — основание (круг 50); 2 — донышко (круг 50); 3 — вкладыш (круг 22); 4 — матрица (круг 22); 5 — корпус (круг 50); 6 — шестерня (полиэтилен, полистирол, капрон); 7 — пуансон (круг 20); 8 — стакан (круг 30); 9 — винт (круг 30); материал дет. 2, 3, 4 — латунь, бронза; 1, 5, 7, 8, 9 — сталь 45.

Для получения необходимой шестерни, причём в нескольких экземплярах (чтобы хватило всем кружковцам-моделистам), проектируем и изготавливаем пресс-форму. Сделать её не очень сложно: в основном это токарная работа, детали малогабаритные, а подходящее оборудование, как правило, в школьных мастерских имеется. При вытачивании деталей следует обращать внимание на чистоту поверхностей и точность сопряжения пуансона с корпусом, а также донышка, вкладыша и матрицы — от этого зависят точность и качество готовых шестерён. Единственная деталь, которая может вызвать трудности при изготовлении, — матрица. На её торцевой поверхности (так же, как и на изготавливаемой шестерне) следует нарезать зубья с модулем m = 0,8 мм. Чтобы обеспечить необходимое качество, эту операцию предпочтительнее производить на специальном зуборезном станке. Но в кружках по моделизму такого оборудования нет (во всяком случае, я не встречал), а заказывать на стороне не всем по карману. Поэтому, как компромиссный вариант, можно обработать зубья матрицы на обычном фрезерном станке модульной фрезой с использованием делительной головки или другого аналогичного приспособления. При отсутствии необходимой модульной фрезы можно заточить отрезную. Но это крайний случай, поскольку получить качественный профиль зуба на матрице, а следовательно, и на готовой шестерне, будет весьма проблематично. Увы, работа в обычной провинциальной школе часто заставляет идти на упрощения и компромиссы.

Итак, трудности первоначального этапа преодолены, все необходимые детали пресс-формы изготовлены и подогнаны друг к другу. Можно приступать к самому главному — отливке так нужных нам тарельчатых шестерён. А это, как показала практика, при наличии качественной пресс-формы совсем несложно и доступно даже ученикам 4 — 5-х классов.

Сборку пресс-формы начинаем с предварительной смазки машинным маслом тех её частей, которые будут контактировать с пластмассой (желательно, чтобы они были изготовлены из бронзы). Сначала в донышко последовательно устанавливаем матрицу и вкладыш и снизу поджимаем этот узел основанием, а сверху навинчиваем корпус. В его отверстие загружаем сырьё — любой термопласт: полиэтилен, капролактам (этот материал в данном случае предпочтительнее, поскольку имеет более высокие прочностные и износостойкие характеристики), полистирол и т.п. Загрузочный материал лучше применять в виде гранул. Однако для кружковцев приобрести гранулированное промышленным способом сырьё — задача практически невыполнимая. Как правило, мы его получаем из ненужных флаконов, игрушек и т.п., разрезая их на кусочки размерами приблизительно 2Х2 мм. Необходимое количество сырья определяется опытным путём: можно использовать весы, положив на одну чашу готовую деталь, а на другую исходный материал по весу чуть больше, чем шестерня.

Засыпав сырьё, вставляем в корпус пуансон, навинчиваем стакан и в заключение устанавливаем винт. Собранную пресс-форму помещаем в муфельную печь и нагреваем до температуры, обеспечивающей вязко-текучее состояние пластмассы (определяется по справочнику или опытным путём). После небольшой выдержки достаём пресс-форму из печи, быстро закручиваем винт до упора и резко охлаждаем в воде. Разобрав пресс-форму, извлекаем шестерню и производим её чистовую доработку: срезаем jблой, притупляем острые кромки и т.п. В результате получаем деталь вполне приемлемого качества, пригодную при изготовлении моторных моделей.

В. АРХИПОВ, г. Северодвинск