Файл: Иноземцев Г.Г. Обработка цилиндрических зубчатых колес фрезерными головками методом непрерывного деления.pdf

Кроме фрез, режущие секции которых состоят из двух но­ жей, испытывались фрезы, у которых боковые стороны ножей зубьев одного ряда через зуб занижены. У этих фрез зубья одного ряда состоят из двух режущих секций, а количество ножей в секции равно половине числа зубьев ряда. Одна из режущих секций обрабатывает одну боковую сторону зуба и дно впадины, вторая — дно впадины и вторую боковую сторо­ ну зуба.

Таким образом, применение этих фрез, так же как и фрез с разными углами профиля ножей, обеспечивает сокраще­ ние ширины срезаемых стружек и этим самым облегчаются условия резания. Использование их для обработки колес с малым числом зубьев не обеспечивает равномерного припуска под чистовое зубонарезание, однако эти фрезы перед фрезами с разными углами профиля ножей имеют одно очень важное преимущество.

Уфрез с разными углами профиля один из ножей режущей секции снимает стружки только боковыми режущими кромка­ ми и, при прочих равных условиях, периферийная кромка дру­ гого зуба каждой режущей секции будет снимать срезы боль­ шей толщины. Во избежение перегрузки периферийных кромок необходимо снижать подачу или скорость вращения головки с тем, чтобы максимальная толщина срезаемых слоев не превы­ шала допустимой, а это приводит к снижению производитель­ ности обработки.

Уфрез с заниженными боковыми сторонами периферийные кромки всех зубьев участвуют в обработке. Увеличение же толщины среза, снимаемого боковой режущей кромкой, про­ исходящее за счет исключения из обработки режущей кромки

предыдущего зуба, не вызовет ее перегрузки, так как согласноформуле (15') эта толщина среза меньше толщины среза, снимаемого периферийной режущей кромкой.

Если учесть еще и то, что обработка со снятием стружек малой толщины и чрезмерное измельчение стружек также не желательны, то увеличение толщины стружек, снимаемых боковыми режущими кромками ножей этих фрез, является даже полезным.

При испытаниях варианта многозаходной обработки ис­ пользовались фрезы с одним рядом зубьев. В этом случае две или три фрезы одевались на оправку, а расстояние между ни­ ми в осевом направлении выдерживалось с помощью колец.

124

3. К О Н С Т Р У К Ц И И г о л о в о к

Для осуществления зубонарезания данным методом стан­ ки оснащались специальными головками.

На рис. 35 представлен чертеж одной из них. Головка со­ стоит из корпуса 21, к которому с одной стороны тремя шпиль­ ками 24 и гайками 25 крепится фланец с коническим хвосто­

стовик 9. В корпусе 21 и фланце 28 расточены два отверстия для установки конических роликоподшипников 19 и 27, на ко­ торых монтируется вал-оправка 22, служащая для установ­ ки фрезы.

Во внутренней расточке хвостовика 9 смонтирован привод

который в свою очередь укреплен в расточке корпуса подшип­ ника 8.

Головка в сборе с фрезой устанавливается на зубофрезерном стайке. Конический хвостовик фланца 28 заводится в ко­ ническое отверстие шпинделя станка и затягивается тягой. Корпус подшипника 8 поверхностью А устанавливается на по­ садочную поверхность фрезерного суппорта (вместо корпуса подшипника оправки фрезы) и закрепляется с помощью бол­ тов и прижимных планок.

При работе фреза получает привод от отдельного элёктродвигателя, устанавливаемого на специальном кронштейне, за­ крепленном на фрезерном суппорте станка.

Передача с вала двигателя на вал 10 головки осуществля­ ется посредством клиноременной передачи (рис. 30).

Конструктивные размеры данной головки позволяют вести обработку зубчатых колес данным методом на станке 5Е32 или

На рис. 36 приведен чертеж другой головки. Ее конструк­ ция и размеры позволяют вести обработку зубчатых колес на станке 5327 тремя фрезами с одним рядом зубьев, с макси­ мальным наружным диаметром 120 мм.

125

126

Рис. 35

127

Р и с. 36

Головка состоит из корпуса 19 и фланца с коническим хво­ стовиком 22, которые скрепляются болтами 20 и гайками 21.

В корпусе 19 и фланце 22 выполнены расточки. В расточ­ ках корпуса на роликоподшипниках 28 смонтированы повод­

Фрезы крепятся на оправках 38, которые пропускаются че­ рез осевые отверстия втулок 34 и заводятся в отверстия повод­ ков. Установка фрез в одной плоскости осуществляется с помощью колец 33, а их закрепление на оправках — с помо­ щью гаек 32.

К корпусу 19 посредством шпилек 12 и гаек 11 прикреплен хвостовик 9, во внутренней расточке которого смонтирован привод фрез. Он состоит из приводного вала 13, сидящего па подшипниках 8 и 10, и зубчатых колес 14 и 26. Ведущее ко­ лесо 14 посажено на вал 13 на шпонке 15 и закреплено на нем гайкой 17 и контршайбой 16. Колеса 26 посажены на хвостовики поводков 30 на шпонках 25 и закреплены гайка­ ми 23 и контршайбами 24. На хвостовик 9 напрессован шари­ коподшипник 6, который в свою очередь-укреплен в расточке корпуса подшипника 7. Крепление головки на станке осуще­ ствляется с помощью конического хвостовика фланца 22, ко­ торый заводится в отверстие шпинделя и затягивается тягой, и корпуса подшипника 7, который поверхностью А устанавли­

Стальные зубчатые колеса обрабатывались фрезами, осна­ щенными твердыми сплавами Т5КЮ и Т15К6, а чугунные — ВК8. Для выявления режущих свойств инструмента в первую очередь был изучен характер износа зубьев фрез и установлен критерий их затупления, а затем исследовано влияние различ­ ных факторов на стойкость фрез. Наблюдения за работой инструмента показали, что при обработке зубчатых колес дан­ ным методом твердосплавными фрезами имеет место, главным образом, механический износ.

128

Износ зубьев происходит преимущественно по задним по­ верхностям. Наибольший износ наблюдается по уголка-м в ме­ сте сопряжения вершины зуба с боковыми сторонами (рис. 37). Он примерно в 1,5 раза больше износа по вершине п в 2—3 раза больше износа задних поверхностей боковых сторон зу­ бьев. Износ зубьев по передней поверхности незначительный; в месте контакта срезаемых стружек с нею появляется лишь серебристая полоска. Увеличенный износ вершин зубьев фре­ зы по сравнению с износом их боковых сторон можно объяс­ нить большим различием в толщине срезаемых стружек. При­ чиной наибольшего износа в месте сопряжения вершины зуба с боковыми сторонами, очевидно, является стесненное стружкообразованйе и сравнительно плохой отвод тепла.

Р и с. 37

Измерение величины износа производилось микроскопом МПБ-2 с 24-кратным увеличением.

Предварительными опытами было установлено, что при фрезеровании стальных колес работа фрезы становилась не­ спокойной и появлялись вибрации при достижении максималь­ ной величины износа й= 1,3—1,5 мм, при обработке колес из чугуна эти же явления наблюдались при Ъ— 1,8—2,0 мм. Поэтому в качестве критерия затупления фрез при обработке

стальных колес был принят износ в месте сопряжения верши­ ны зуба с боковыми сторонами равный 1 мм, а при обработке колес из чугуна— 1,5 мм.

Б. Влияние заднего угла на износ

Как показали испытания, на стойкость фрез значительное влияние оказывает геометрия их зубьев, в частности величина задних углов по вершинам и боковым режущим кромкам. Для определения оптимальных значений задних углов испытыва­ лись фрезы с числом зубьев 2 ф = 1 0 , т = 5 мм, Дф=120 мм»

при максимальной толщине срезаемых слоев атах=0,2 мм, почетвертой схеме нарезания.

20 60 100 140 180 Тмин

Р и с. 38

Задние углы ав и аб при переточках фрез последовательно увеличивались от 8° до 15°.

Заточка фрез производилась кругами из зеленого карбида кремния, зернистостью 60, твердостью M l—М3, на керамиче­

130

значениями задних углов при обработке стали 45 приведены На рис. 38.

Профили зубьев у этих фрез — равнобокая трапеция с про­ фильным углом 20°, стружки снимались всеми тремя режущи­ ми кромками каждого зуба.

Аналогичные данные были получены и при обработке ко­ лес из серого чугуна. При испытаниях было замечено, что из­ менение задних углов у вершины зуба вызывает более резкое изменение стойкости, чем изменение задних углов по боковым сторонам зуба. При задних углах 8° и величине износа Ь = 0,5 мм работа фрез становилась неспокойной. В начале обра­ ботки наиболее спокойно работали фрезы с ав=15°. Однако, при этом значении задних углов происходили сколы режущих іфомок и их быстрыйизнос.

Исходя из этого были установлены оптимальные значения задних углов и все дальнейшие исследования (как при обра­ ботке колес из стали, так и из чугуна) велись фрезами с ув= = 0°, ав=12°, аб=10°.

Поскольку наибольший износ зубья имеют по уголкам в месте сопряжения вершины зуба с боковыми сторонами, то были проведены дополнительные опыты для установления воз­ можности уменьшения износа на этих участках зубьев.

С этой целью были-изготовлены фрезы т = 5 мм, ав^=12°, а б = 1 0 ° с переходными режущими кромками (фасками), рас­ положенными под углом 45° к плоскости, перпендикулярной оси фрезы, и проходящими через точки пересечения боковых и вершинных режущих кромок зубьев.

Ширина фасок 0,7—1,0 мм, задний угол аф = а3 (рис. 39). Заточка этих фрез производилась алмазным кругом АС-12-М1-100%.

Как показали опыты, износ их зубьев более равномерный и, как видно из рис. 38 (кривая 5), стойкость их несколько выше, чем фрез с такой же геометрией зубьев, но без переход­ ных режущих кромок.

В. Влияние схемы нарезания на износ

Для выяснения влияния схемы нарезания на стойкость фрез использовались фрезы с переходными режущими кромками модуля 5 мм, гф= 10, D(j)= 120 мм.

Стальные зубчатые колеса обрабатывались фрезами, осна­

резания 100 м/мин, при этом применялись фрезы, оснащенные сплавом ВК8. Максимальная толщина срезаемых слоев в обоих случаях принималась равной 0,2 мм.

Р и с. 40

132

Данные исследований и кривые износа приведены на рис. 40. Здесь кривые 1 и 2 — при обработке стальных колес, 3 и

ния. Из рис. 40 видно,'что при зубофрезеровании стальных ко­ лес по первой схеме нарезания износ фрез по сравнению с из­ носом при обработке по четвертой схеме нарезания примерно в 1,6 раза больше. Это можно объяснить скольжением зубьев фрезы по обрабатываемой поверхности в начальные моменты резания.

При зубофрезеровании по первой схеме нарезания абсо­ лютное большинство зубьев за весь период обработки снимает слои с их тонких концов и врезается в тело заготовки с углом врезания 5—7°. Значительная часть зубьев снимает срезы очень малой толщины. При обработке же по четвертой схе­ ме нарезания снятие слоев зубьями фрезы начинается с их толстых концов. За весь период обработки нет зубьев, входя­ щих в заготовку с углами врезания менее 15°.

Кроме того, хотя объемы металла, удаляемые из впадин за каждый оборот заготовки при той и другой схемам нареза­ ния одинаковы, однако при обработке по первой схеме наре­ зания количество зубьев, обрабатывающих впадину за каждый оборот головки в 1,2—1,3 раза меньше и, следовательно, на­ грузка на зуб за каждый рез больше, чем при обработке по четвертой схеме нарезания.

При зубофрезеровании колес из серого чугуна разница в износе фрез при применении первой и четвертой схем наре­ зания значительно меньше. Это видно из сравнения кривых износа 3 и 4, показанных на рис. 40.

Увеличение износа (примерно в 1,2 раза) объясняется, оче­ видно, меньшим количеством зубьев, обрабатывающих впади­ ны за каждый оборот головки, а также неравномерной тол­ щиной слоев, срезаемых отдельными зубьями фрезы при обра­ ботке по первой схеме нарезания по сравнению с четвертой схемой нарезания.

Для сравнения стойкости фрез при зубофрезеровании по другим схемам нарезания были проведены дополнительные опыты. Они показали, что при обработке по седьмой схеме нарезания стойкость фрез такая же, как и при обработке по первой схеме нарезания, а при обработке по шестой схеме — такая же, как и при обработке по четвертой схеме нарезания.

Зубофрезерование по остальным схемам нарезания обеспе-

133