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

чивает стойкость фрез несколько большую, чем при зубофрезеровании по первой схеме, но меньшую, чем при зубофрезеровании по четвертой схеме нарезания.

Таким образом, экспериментально установлено, что опти­ мальными по стойкости фрез являются схемы нарезания чет­ вертая и шестая, поэтому все дальнейшие исследования про­ водились при обработке по четвертой схеме нарезания.

Г. Влияние толщины срезаемых слоев на износ

Влияние максимальной толщины срезаемых слоев на стой­ кость фрез исследовалось при обработке зубчатых колес из стали 45 фрезами, оснащенными твердым сплавом Т15К6, со скоростью резания 150 м/мин и при обработке колес из серого чугуна фрезами, оснащенными твердым сплавом ВК8, со ско­ ростью резания 100 м/мин. При испытаниях применялись фре­ зы модуля 5 мм с переходными режущими кромками.

За критерий затупления при обработке стали применялся износ по задним поверхностям 6= 1 мм, а при обработке чу­ гуна 6= 1,5 мм.

Результаты исследований приведены на рис. 41. Из гра­ фика видно, что при обработке стали 45 (кривая 1) наиболь­ шую стойкость фрезы имеют при атах=0,2 мм. Снижение с т о й ­ к о с т и фрез при flm ax< 0 , 2 мм объясняется тем, что последние обрабатывающие впадины зубья за каждый оборот головки

134

снимают срезы очень малой толщины, а из-за упругих дефор­ маций могут вообще не срезать их, а скользить по обрабаты­ ваемой поверхности.

Это подтверждается тем, что в момент контакта с заготов­ кой последних обрабатывающих впадины зубьев (при малых значениях атах) отжатие заготовки от фрезы не только не уменьшается, но в некоторых случаях даже возрастает.

Стойкость фрез при ßmax< 0,l мм не исследовалась. С уменьшением ат ах снижается производительность зубофрезерования, поэтому обработка с очень малыми значениями мак­ симальных толщин срезаемых слоев практического интереса не представляет.

При amax=0,3 мм фреза работает вполне удовлетворитель­ но. Дальнейшее увеличение аШах вызывает резкое снижение стойкости фрез, работа их становится неспокойной, происходят сколы режущих кромок.

При обработке зубчатых колес из серого чугуна наиОольіпая стойкость фрез наблюдается при ат ах— 0,25 мм. При мак­ симальной толщине срезаемых слоев, равной 0,2 мм, стойкость •фрез такая же, как и при ат ах=0,3 мм. При этом фрезы рабо­ тают одинаково спокойно. Выкрашивание режущих кромок наблюдается при аШах=0,4 мм и выше.

Исходя из этого, оптимальными значениями максимальной толщины срезаемых слоев с учетом стойкости фрез и произ­ водительности зубофрезерования были установлены: при об­ работке стали 45—ат ах=0,25 мм, при обработке серого чу­ гуна — ßmax= 0,35 М М .

Д. Влияние типа фрез на их стойкость

Влияние типа применяемых фрез (т. е. схемы деления об­ щего припуска) на их стойкость исследовалось при обработке ■стали 45 и серого чугуна НВ 180—200. В опытах использова­ лись фрезы с тем же материалом режущей части, что и ранее.

Стальные зубчатые колеса обрабатывались со скоростью резания 150 м/мин при максимальной толщине срезаемых сло­ ев 0,25 мм.

При обработке колес из серого чугуна скорость резания устанавливалась равной 100 м/мин, а максимальная толщина

.срезаемых слоев — 0,35 мм.

Предварительными опытами было установлено, что влияние типа применяемых фрез на их стойкость возрастает с увеличе-

135

нием модуля обрабатываемых колес. Заметным это влияние становится при т=Ъ мм.

На рис. 42, а приведены данные исследований и кривые износа фрез модулей 6 мм при обработке стальных зубчатых колес. То же самое, но при обработке колес из серого чугуна, показано на рис. 42, б.

Как следует из рис. 42, при равной стойкости износ фрез,, зубья которых снимают стружки одной боковой и периферий­ ной кромкой (кривые 2), несколько ниже по сравнению с фре­ зами, снимающими стружки периферийной и двумя боковыми

6мм

Омм

1,4

1.2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Р и с. 4.2

136

режущими кромками (кривые 1). Еще меньше износ имеют фрезы, зубья которых разбиты на секции, состоящие из двух ножей с профилями, вписывающимися касательными к профи­ лю обрабатываемых зубьев (кривые 3).

Следует отметить также, что при обработке колес модулей более 5 мм фрезы второго типа по сравнению с фрезами пер­ вого типа работают более спокойно. Еще более спокойно про­ текает процесс резания при применении фрез третьего типа. Но, как уже об этом говорилось выше, во избежание перегруз­ ки их периферийных кромок необходимо снижать число обо­ ротов головки п2 или подачу, что приводит к снижению про­ изводительности зубофрезерования, по сравнению с производи­ тельностью, получаемой при применении фрез первого и второ­ го типов.

Е. Влияние скорости резания на износ

Исследования влияния скорости резания на стойкость инструмента проводились при обработке стали 45 фрезами, оснащенными твердыми сплавами Т15К6 и Т5К10, при Птах= 0,25 мм, и серого чугуна НВ 180—200 фрезами, оснащен­ ными твердым сплавом ВК8, при ат ах—0,35 мм.

Во всех случаях применялись фрезы первого типа, модуля 5 мм, Л)ф= 120 мм, 2 ф = 1 0 , с переходными режущими кромка­ ми. Обработка велась за один проход, при глубине резания

Іі=2,2 т.

За критерий затупления принимался износ по задним по­ верхностям 6= 1 мм — при обработке стали и 6— 1,5 мм — при обработке чугуна.

Из полученных зависимостей, приведенных на рис. 43, видно, что при одинаковых скоростях резания и критериях за­ тупления сплав Т15К6 обеспечивает более высокую стойкость,, чем сплав Т5КЮ. Так, при с = 100 м/мин фрезы со сплавом Т5КЮ имеют стойкость, равную 70 мин, фрезы со сплавом

Т15К6 равна 120 мин.

При зубофрезеровании серого чугуна фрезами со сплавомВК8 зависимость стойкости от скорости резания имеет немо­ нотонный характер.

Таким образом, опытные данные позволяют рекомендовать при обработке стали 45 применять твердый сплав Т15К6, ко­ торый при скорости резания 200 м/мин обеспечивает стойкость

137'

равную 120 мин, а при обработке серого чугуна НВ 180—200 — твердый сплав ВК8, который такую же стойкость обеспечивает при скорости резания 150 м/мин.

При исследовании износа и стойкости фрез на головке уста­ навливалась одна фреза с одним рядом зубьев.

(MUH

ж

230

(80

т

(20

(00

80

60

50

40

30

20

50 50 СО SO 120 150 200

Vfi/мин

Р и с. 43

На графиках зависимости износа и стойкости от различных -факторов указано время контакта фрезы с заготовкой за пе­ риод стойкости, т. е. время, в течение которого зубья фрезы об­ рабатывают впадины.

При зубофрезеровании данным методом это время не равно •основному технологическому времени, так как фреза в контак­ те с заготовкой находится не в течение полного оборота голов- ■ки, а только за время поворота последней на угол е.

В силу этого время контакта фрезы с заготовкой опреде­ ляется по формуле

Среднее значение центрального угла е за весь период об­ работки еср= 8тах (0,9—0,95).

•138

Меньшее значение еСр соответствует случаю обработки, ког­ да B ^-L , а большее-—В>Ь.

5.КРУТЯЩИЕ МОМЕНТЫ

Экспериментальные исследования крутящих моментов про­

стали 45) и ВК8 (для серого чугуна).

Параметры заточки зубьев фрез при проведении опытов -оставались неизменными: передний угол yD= 0°, задний угол при вершине ав=12°, задние углы по боковым режущим кром­ кам аб=10°.

По каждому исследуемому параметру проводилось не ме­ нее трех опытов.

Измерение крутящих моментов производилось с помощью •специальной оправки с тензометрическими датчиками, а за­

А А А Л Л Л Л Л Г і Л Л

- о в ш а в в о с і с Е В Е і Б о а о Е а с о о о с е б л в е о з

15 14 15 IS п Id 18 20 2122 2324 25

Л Д А Л А А А Гі ГѴЛПА

о в в в в о й е е в а в в г а а о о в о в о в в ш о о

26 2123 2930 3132 33 34 3 5 3 5 3 7

o e e o D s f l B S B D G i s n f i e e o a

36 39 40 41 42 43 44 45454748 49 50

Н-102. Во всех случаях обработка велась по четвертой схеме нарезания без применения охлаждения.

На рис. 44 показан пример осциллограммы крутящего мо­ мента, снятой при обработке зубчатого колеса модуля 5 мм из стали 45, фрезой с одним рядом зубьев.

Параметры головки и фрезы: Rr= 95 мм, R0 — 38 мм, /?$= = 57 мм, 2 ф = 10.

Режимы резания: скорость резания о= 200 м/мин, число

При указанных условиях обработки значение угла E N в пе­ риод установившегося резания, определяемое по формуле (49), равно 42°, а количество зубьев фрезы, обрабатывающих впа­ дину за каждый оборот головки, определяемое по формуле (16), равно 50.

Полная длина осциллограммы соответствует периоду по­ ворота головки на угол EN (времени обработки рассматривае­ мой впадины на данном обороте заготовки).

Каждая волна осциллограммы соответствует периоду сия- ■ тия стружки одним зубом (цифрами обозначены номера зубь­ ев), в течение которого крутящий момент возрастает от нуля до максимума, а затем падает от максимума до нуля. Макси­ мального значения крутящий момент (высота волны) дости­ гает когда толщина срезаемого слоя наибольшая. Каждая волна осциллограммы имеет крутой подъем, т. е. возрастание крутящего момента от нуля до максимума происходит в тече­ ние короткого отрезка времени. Это объясняется тем, что при обработке по четвертой схеме нарезания снятие слоев зубья­ ми фрезы начинается с их толстых концов.

Высота волн, расположенных в начале осциллограммы, выше высоты волн, расположенных на ее конце. Это подтвер­ ждает то, что срезы с наибольшей толщиной снимаются пер­ выми обрабатывающими впадину зубьями, у последующих же зубьев толщина срезаемых слоев постепенно убывает.

Осциллограмма подтверждает также и неравномерность-

обработки рассматриваемой впадины на любом обороте за­ готовки возрастает до определенной величины, затем некото­ рое время сохраняет это свое значение, а затем начинает убы­ вать. Это хорошо видно на осциллограмме.

140