Файл: Иноземцев Г.Г. Обработка цилиндрических зубчатых колес фрезерными головками методом непрерывного деления.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 123
Скачиваний: 0
Н — величина смещения фрезы в направлении ее оси. Таким образом, для чистового нарезания зубчатых колес новым методом необходимо иметь специально спрофилирован ную фрезу. Точность зубонарезания будет зависеть от точности профилирования инструмента. Кроме того, на точность зубона резания влияет также точность установки фрезы относительно
заготовки.
Г Л А В А П Я Т А Я
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Для оценки объективности теоретических решений и выво дов были проведены экспериментальные исследования нового метода зубонарезания. В лабораторных условиях эксперимен ты выполнялись на станке 5Е32. Для проведения производст венных испытаний использовался станок 5327. На станке 5Е32, для удобства проведения экспериментов, в приводе по
дач был установлен |
двигатель постоянного тока мощностью |
3 квт, для привода |
фрезы — 7 квт. Бесступенчатое регулиро |
вание скорости вращения электроприводов и жесткость меха нических характеристик обеспечивались применением замкну той системы автоматического регулирования скорости на ти ристорах с отрицательной обратной связью по скорости.
Блок-схема электропривода (рис. 29) состоит из следую щих узлов: блока питания БП; управляемого выпрямителя УВ; блока управления выпрямителем БУ; блока сравнения и усиления сигналов БСУ; блока задающего напряжения БЗН; тахогенератора обратной связи ТГ; блока токоограничения БТ; двигателя постояного тока с независимым возбужде нием Д.
На блок-схеме обозначено: Uc — напряжение сети, UB— напряжение входа, Un — напряжение на зажимах якоря дви гателя, п — скорость вращения электродвигателя, UT.T. — на
пряжение на зажимах тахогенератора, |
Ua— напряжение за |
|
дания, пропорциональное установленной скорости, ДU3— раз |
||
ность напряжения задания и напряжения |
тахогенератора, |
|
а — угол сдвига задающего импульса |
относительно фазного |
|
напряжения сети, PC — регулятор скорости |
(потенциометр), |
|
Ui—U^— напряжения снимаемые с блока питания.
8* |
115 |
На рис. 30 приведена принципиальная схема электропри вода. Блок питания состоит из четырех выпрямительных мос тов и одного стабилизатора задающего напряжение 1СТ, со бранного на стабилитроне Д814В с двухкаскадным эмиттерным повторителем. Питание цепей возбуждения двигателя и тахогенератора осуществляется от мостового двухполупериодного выпрямителя, собранного на диодах типа Д232.
Р и с. 29
Для устранения пульсаций выпрямленного напряжения на зажимах обмотки возбуждения тахогенератора в схеме уста новлен фильтр RC с большой постоянной времени. Сглажива ние пульсаций других выпрямленных напряжений осуществ ляется с помощью конденсаторов большой емкости.
Узел задающего напряжения представляет собой потенцио метр, вынесенный на верхнюю панель пульта управления. .
Блок сравнения и усиления сигналов собран на одном трио де и трёх резисторах. На базу усилителя 4Т, собранного на транзисторе П4ЭВ, поступает разность задающего напряже- ’й'йя Ѵ3 и напряжения обратной связи £/т.г., пропорционального скорости вращения двигателя.
•Жесткость механической характеристики электропривода зависит от глубины обратной связи, которая регулируется потёнцио'мётром'6/?.
; (ригнал разности напряжений АІІ3= Ѵ 3—Uт.г. усиливается И'инвертируется с помощью усилителя. Коэффициент усиле ния регулйруётся потёнциометром 8R. Транзистор ЗТ служит 'ддя. шунтирования базы,усилителя, при бросках тока в перёкоД'ных .режимах й этим .самым осуществляется токовая' йащи-
‘та’ Двигателя. |
. . |
' |
\ |
. |
Блок управления тиристорным выпрямителем |
содержит |
|||
о
СО
Ü
В
Си
следующие основные элементы: а) диодные коммутаторы, синхронизирующие момент запуска с напряжением питающей сети, собранные на диодах 23Д—26Д и резисторах 10R, 11R; б) генераторы пилообразных напряжений, собранные на рези сторах 12^, 13Д и конденсаторах 7С, 8С; фазосдвигающне устройства, состоящие из коммутаторов и генераторов пило образных напряжений; г) промежуточные устройства, осу ществляющие предварительное усиление и формирование управляющих импульсов, собранные на транзисторах 5Г—8Г; д) выходные устройства, представляющие собой заторможен ные блокинг-генераторы, собранные на транзисторах 9Г, ЮГ.
Устройства, сдвигающие передний фронт импульса, пред ставляют собой разновидность импульсных мостовых элемен тов. Принцип их действия состоит в следующем: в момент когда напряжение на конденсаторе 7С (8С) возрастает до ве личины ДДу, протекание тока через него прекращается и скач кообразно с нуля возрастает ток в цепи управления триода 5Г (6Г), который переводит 5Г (6Г) из состояния отсечки в режим насыщения. Положительный перепад напряжения на коллекторе 5Г (6Г) инвертируется на триоде 7Г (8Г) и запус кает блокинг-генератор; выдающий положительные импульсы необходимой ширины, которые открывают тиристор 1ДУ (2ДУ). Изменяя величину напряжения AUy, можно в необхо димых пределах изменять фазовый сдвиг переднего фронта выходного импульса.
Управляемый выпрямитель собран по двухполупериодной мостовой схеме с двумя управляемыми (1ДУ, 2ДУ) и двумя неуправляемыми (21Д, 22Д) вентилями. Питание выпрямите ля осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 вольт.
Выпрямленное напряжение поступает непосредственно на зажимы якоря двигателя.
Блок токоограничения состоит из трансформатора тока ГГ, мостового двухполупериодного выпрямителя, конденсато ра 9С, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения, потенциометра 9R — делителя напряжения и стабилитрона 2СГ.
При напряжениях на конденсаторе 9С, меньших напряже ния отсечки стабилитрона, ток через последний не протекает. При бросках тока в период пуска двигателя или резкого уве личения момента нагрузки напряжение на конденсаторе 9С становится больше напряжения отсечки стабилитрона и на выходе БТ появляется ток, который открывает триод 3Г. Пос-
1 1 8
лединй шунтирует базу выходного усилителя сигналов 47". Усилитель закрывается, в результате чего снижается напряже ние на зажимах якоря двигателя.
Регулирование начала действия блока токоограничеиий осуществляется потенциометром 9R.
На рис. 31 показана установка для нарезания зубчатых ' колес. Здесь 1 — станок 5Е32, на столе которого установлена заготовка 2, а на фрезерном суппорте — головка 3 с фрезой 4. Фреза 4 получает привод от электродвигателя 5 через клино ременную передачу.
Р и с. 31
Питание электродвигателя привода фрезы, а также двига теля привода подач (на рис. 31 не виден) осуществляется от тиристорных преобразователей, смонтированных в шкафу 6, на верхней крышке которого расположены рукоятки 7 и 8 управления скоростями вращения двигателей.
При исследованиях производились измерения крутящих моментов и усилий отжатия заготовки от фрезы, по которым косвенно можно судить о радиальной составляющей усилия резания.
Крутящий момент иа фрезе и усилие отжатия заготовки от фрезы определялись с помощью проволочных тензодатчиков с базой 20 мм и сопротивлением 200 ом. Для записи сигналов использован усилитель 9 (ЗТС-23-7)и осциллограф 10 (Н-102).
Тензодатчики для определения Мкр наклеивались на оп-
119
равку фрезы, а тензодатчики для определения усилии отжатпя заготовки — на специальный упругий элемент 11, один конец которого жестко закреплен на задней стойке станка, а второй упирается в диск 12, установленный и выверенный на столе станка вместе с заготовкой.
Датчики тарировались непосредственно на станке стати ческим нагружением. Данные тарировки записывались с по мощью приборов, которыми пользовались при экспериментах.
На основании тарировочных графиков производилась рас шифровка осциллограмм. При проведении экспериментов периодически (после каждой серии опытов) тарировка повто рялась.
2. КОНСТРУКЦИИ ФРЕЗ
При проведении испытаний чернового зубонарезания при менялись фрезы с прямолинейными режущими кромками.
Обработка стальных зубчатых колес велась фрезами, осна щенными твердыми сплавами Т5К10 и Т15К6, а при обработ ке колес из чугуна применялись фрезы, оснащенные сплавом
ВК8.
При зубофрезеровании колес модулей 3 — 5 мм с числом зубьев более 40, т. е. когда эвольвентный профиль окончатель но обработанных зубьев имеет сравнительно малую кривизну, применялись фрезы, профиль зуба которых представляет со бой равнобокую трапецию с углом профиля 20°.
Рис. 32
120
На рис. 32 показана |
фреза |
модуля |
5 мм, с числом зубь |
ев 10. |
фрезы |
120 мм, |
материал корпуса — |
Наружный диаметр |
|||
сталь 40Х, твердостью HR.C 30—35, материал режущей части |
|||
зубьев — твердый сплав ВК8.
Крепление твердосплавных пластин к корпусу фрезы осу
ществлено посредством пайки. |
12°, по боковым ре |
Задние углы по вершинам зубьев ав = |
|
жущим кромкам а,, —10°. Передний угол |
по вершине зуба |
ус, = 0°. |
торцу заготовки |
Поскольку ось фрезы по отношению к |
устанавливается под углом б, то для получения на обеих сто ронах зубьев одинаковых передних углов, угол наклона стру жечных канавок ß должен быть равен б.
Если фреза используется при обработке как однозаходная,. то угол ее установки при обработке колес модулем до 5 мм не велик. Так, при конструктивном параметре головки Dr = 198 мм и т = 5 мм "величина угла б = ГЗО'. Поэтому при проектиро вании фрез в этом случае влияние угла установки фрезы на изменение переднего угла на боковых сторонах зубьев иногда не учитывалось, т. е. передняя их поверхность располагалась параллельно оси фрезы.
При проектировании же фрез модулей более 5 мм, а также в случае, если заранее предполагалось, что фрезы будут исполь зованы при обработке как многозаходиые, то, зная конструк тивный параметр головки Dr, предварительно определялся угол ее установки и передняя поверхность зубьев фрезы рас полагалась под углом ß = б, так как в этом случае величина угла б становится значительной.
Кроме цельных фрез с напаянными пластинами при испы таниях применялись сборные фрезы с механическим крепле нием ножей.
Главное преимущество этих фрез перед цельными заклю чается в том, что представляется возможность производить заточку и доводку их ножей вне корпуса фрезы в специальном приспособлении, что обеспечивает точность их профиля и вы
сокое качество режущих кромок. |
фрезы (модуль |
На рис. 33 представлен чертеж сборной |
|
5 мм, число зубьев 8, ув = 0°, ав=12°, ап = |
10°. |
Воснову ее конструкции положена конструкция фрез ЧТЗ-
[43].Данная конструкция фрез обеспечивает возможность ре гулировки ножей по высоте при установке их в корпус фрезы,
что позволяет не выдерживать точно размер по длине ножа при заточке.
Конструкция этих фрез обеспечивает также быструю за мену чрезмерно затупившихся ножей при соблюдении перво начальной точности установки всего комплекта ножей (без переточки остальных), а также жесткость ножей и корпу са фрезы.
А-А
Изготовление корпусов фрез и ножей особых технологиче ских трудностей не представляет. Пайка твердосплавных пла стин к ножам осуществляется на установке т. в. ч. Корпус фрезы состоит из двух основных деталей — ступицы с флан цем 1 и базового кольца 2. Материал обеих деталей — сталь 40Х, после термообработки им сообщается твердость HRC 30—35.
Базовое кольцо имеет восемь торцовых открытых пазов, в которых помещаются ножи. Оно устанавливается на ступице и скрепляется с фланцем призонными болтами 3. Дополни тельно базовое кольцо относительно ступицы фиксируется четырьмя штифтами 7.
Для установки ножей в размер и закрепления их фреза одевается на оправку и устанавливается в центрах.
Регулирование ножа в размер по наружному диаметру производится винтом 6, который своей конической поверхно-
122
стью упирается в скошенную часть торца ножа, а проверяется индикатором с ценой деления 0,005 мм. Окончательно ножи закрепляются с помощью винтов 9 и клиньев 8.
При обработке колес модулей более 5 мм во избежение проявления вибраций, которые могут быть вызваны возраста нием периметра срезаемых стружек и возрастающими, в связи •с этим, усилиями резания, применялись фрезы, у которых в один ряд поставлены чередующиеся между собой ножи с раз ными углами профиля. Такие фрезы применялись также при обработке колес с числом зубьев менее 40 для получения более равномерного припуска под чистовое зубонарезание. Зубья этих фрез разбиты на секции. Каждая режущая секция состоит из двух ножей, их профили вписываются касательны ми к профилю обрабатываемых зубьев (рис. 34). При этом весь периметр срезаемой стружки делится на пять частей.
Необходимо отметить, что при применении фрез с зубьями разбитыми на секции при сохранении постоянства подачи и числа оборотов головки увеличивается толщина стружки, срезаемой каж дым зубом. При этом на грузка на .нож увеличи вается, но давление реза ния снижается.
С другой стороны, но жи несколько разгружа ются за счет сокращения ширины стружек, срезае мых каждым ножом.
Величины углов про филей ножей зубьев аі и СС2 зависят от числа зубь ев нарезремого колеса и не зависят от модуля,так
как впадины зубьев колес с одним углом зацепления и с раз ными модулями, но с одним числом зубьев подобны.
Углы профилей аі и а.%определялись путем прочерчивания впадины обрабатываемого колеса и профилей зубьев фрезы.
Так, для обработки колеса с числом зубьев 30 утлы профи лей зубьев фрезы щ = 15°, аг = 28°.
123
