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: 111
Скачиваний: 0
лучается меньше, чем у цельных фрез. Для устранения этого иногда пазы под рейки и переднюю поверхность зубьев (как об этом говорилось) располагают 'параллельно оси фрезы.
В практике применяются различные конструкции сборных червячных фрез [22, 51, 60].
Конструкцию стандартных червячных фрез, с точки зрения их эксплуатационных качеств, нельзя считать совершенной. При суммарной длине режущих кромок стандартной червяч ной фрезы, в несколько раз большей, чем у любого другого 'Инструмента, лишь сравнительно небольшая ее часть (У зо— V 2 5 ) принимает участие в работе.
Периферийные и боковые режущие кромки зубьев фрезы загружены неодинаково. При обработке зубчатых колес с большим числом зубьев объемы металла, удаляемые перифе рийной и обеими боковыми режущими кромками, примерно равны. Но если учесть, что суммарная длина двух боковых ре жущих кромок значительно больше длины периферийной кромки, то становится очевидным, что толщина стружки, снимаемой периферийной кромкой, в несколько раз больше
толщины стружки, снимаемой боковой |
режущей |
кромкой |
(рис. 3). Здесь Цср — средняя толщина стружки [30]. |
|
|
В силу большей загрузки периферийных режущих кромок |
||
износ их в несколько раз больше износа |
боковых |
режущих |
2. Заказ 1826
кромок. Загрузка отдельных зубьев фрезы также неравно мерна. Последнее объясняется тем, что в процессе зубонарезапня между вращением заготовки и вращением фрезы уста навливается жесткая кинематическая связь. В силу этого каж дый зуб червячной фрезы в каждой обрабатываемой впадине срезает слой определенной формы и размера.
Исследованием кинематики процесса резания червячными фрезами занимались многие авторы. Наиболее полно этот во прос освещен в работах Г. И. Когана [30] и А. Г. Шмулевича [83, 84, 85, 86, 87].
Во всех исследованиях наибольшее внимание уделялось черновой обработке, поскольку она занимает значительное время всей обработки зубчатых колес и ее интенсивность силь но влияет на производительность зубофрезерования.
На рис. 4 приведены схемы срезания слоев металла пери ферийными кромками зубьев фрезы при нарезании прямозу бых колес со встречной (рис. 4, а) и с попутной (рис. 4, б) по дачей [52].
Здесь 1 — поверхность резания, 2 — траектории средних периферийных кромок, 3 — направление подачи фрезы, 4 — на правление вращения фрезы, 5 — последовательные положения зубьев фрезы в процессе обкатки. Схемы построены по графо аналитическому методу.
Положения траекторий средних точек периферийных зубь ев фрезы показаны в плоскости, проведенной через ось сим метрии впадины колеса. С этой плоскостью условно совмеще ны траектории отдельных зубьев на всем их протяжении, а также положения мгновенных центров этих траекторий (точки Оо, Оі, Ог...). Криволинейные полоски, ограниченные двумя смежными траекториями, изображают слои металла, срезае мые отдельными периферийными кромками.
Схемы, прежде всего, различаются тем, что при встречной подаче слои срезаются от дна впадины, а при попутной — от наружного цилиндра заготовки. При рассмотрении схем среза ния слоев видно, что слои наибольшей толщины срезаются зубьями, первыми вступающими в резание. Толщина слоев, срезаемых последующими зубьями, уменьшается.
В пределах практически применяемых подач, при прочих равных условиях, максимальные толщины срезаемых слоев при работе с попутной подачей получаются несколько мень шими, чем при работе со встречной подачей. Однако углы кон такта зубьев фрезы с заготовкой, а следовательно длины сре-
Рис.
2
19
заемых слоев при попутном зубофрезеровании увеличиваются по сравнению со встречным.
Врезание зубьев фрезы в тело заготовки с малым углом врезания при встречном зубофрезеровании происходит с по явлением значительных радиальных усилий, резко падающих после образования стружки. Это явление увеличивает вибра ции, которые в сильной мере ограничивают .величины подач, а также усиливают износ задних поверхностей зубьев фрезы.
При попутном зубофрезеровании все стружки имеют про стую форму в виде отдельных завитков.
При встречном зубофрезеровании наиболее загруженные зубья снимают стружки сложной Г- и /7-образной формы, что также вызывает повышенный износ у уголков зубьев фрезы.
При работе со встречной подачей в случае обработки сталь ных колес затрудненные условия стружкообразования в зна чительно большей степени вызывают износ, чем удар при вре зании с максимальной толщиной среза и увеличение углов контакта зубьев фрезы с заготовкой, имеющие место при рабо те с попутной подачей.
Как отмечают различные исследователи, при нарезании стальных прямозубых колес суммарная стойкость фрез при попутной подаче примерно в два раза больше, чем при встреч ной. '
При обработке чугунных колес, когда не образуется слож ных стружек, а остальные недостатки встречного зубофрезерования выражены слабее, износ зубьев фрез при встречном и попутном зубофрезеровании почти одинаков.
Отмечается также, что в общем попутное зубофрезерование дает уменьшение крутящих моментов по сравнению со встречным на 20—25%, меньше также и колебание крутяще го момента. Это, по-видимому, обусловлено наличием при встречном зубофрезеровании скольжения при врезании зубь ев, упрочнением поверхностного слоя, затрудненными условия- ■Міи етруж коо:бразования.
Однако главные недостатки стандартных |
червячных |
|||
фрез — нерациональное использование |
длины |
и неравномер |
||
ная загрузка их режущих кромок — остаются |
при работе и с |
|||
попутной и со встречной подачами. |
|
|
|
|
Сам метод зубонарезания червячными фрезами достаточ |
||||
но хорошо исследован и различными |
авторами |
предложено |
||
много способов, сглаживающих |
и частично устраняющих ос |
|||
новные недостатки червячных |
фрез, повышающих стойкость |
|||
инструмента и производительность зубофрезерования.
20
При черновой обработке колес зубья червячной фрезы, как известно, прорезают впадины, а также производят предвари тельную обкатку по профилю. Часть зубьев выполняет только одну из этих операций, другая часть — обе, а некоторые зубья вообще не участвуют в обработке.
Неработающие зубья у фрез могут оказаться при фрезеро вании колес малых модулей с небольшим числом зубьев. При
.нарезании же крупно-модульных зубчатых колес с большим числом зубьев (;п > 8, 2>50), а в случае косозубых колес со значительными углами ß наклона зубьев — и при среднем зна чении in и г стандартная длина фрезы может оказаться .недо статочной. Это приведет к перегрузке первых вступающих в резание зубьев фрезы. Поэтому при черновом зубонарезании в данном случае фрезу устанавливают не симметрично отно сительно межосевого перпендикуляра, а со сдвигом вдоль оси. Этим самым увеличивают ее активно режущую часть, остав ляя на профилирующую часть участок фрезы, равный пример но 3,5 т. Это делается с расчетом, что неполное профилирова ние будет исправлено при чистовом нарезании.
При встречном зубофрезеровании такой сдвиг производит ся в направлении, противоположном обкаточному движениюколеса, при попутном— в направлении обкаточного движения.
Однако и при наличии сдвига, если число зубьев обраба тываемого колеса г> 80, то стандартной длины червячной фре зы не хватает. Тогда во избежание перегрузки первого всту пающего в резание зуба фрезы рекомендуется входную ее часть выполнять конусной. Конус образуется за счет уменьше ния высоты режущих зубьев. Для обеспечения резания и для сохранения профиля зубьев при переточках затылование на этой части инструмента сохраняется.
Создание конуса на входной части фрезы позволяет, хотя и не совсем равномерно, перераспределить нагрузку на все расположенные на конической части фрезы зубья [86].
При нарезании колес малого и среднего модулей с неболь шим числам 'зубьев (z<j50), как об этом упоминалось выше, часть зубьев фрезы в работе не участвует. Поэтому стойкость фрезы может быть повышена за счет ее осевых перемещений, в результате которых в работу вводится незатупле-нная и ма ло затупленная части фрезы. (Перемещения могут быть перио дическими или непрерывными.
При непрерывной осевой подаче фрезы повышение стойко сти является результатом увеличения используемой длины инструмента. Стойкость повышается также вследствие вырав
21
нивания износа режущих кромок, ß этом случае .каждый уча сток режущей кромки последовательно проходит все стадии натружения н поэтому .износ режущих кромок протекает более равномерно.
Применение обработки методом двух подач увеличивает стойкость фрез в 1,5—3 раза, что, в свою очередь, позволяет повышать режимы резания и обеспечивать рост производи тельности зуібофрезерования.
Зубофрезерованне методом двух подач дает наибольший эффект при применении червячных фрез, удлиненных в 1,5— 2 раза по сравнению с нормальным [88].
Объем металла, удаляемого червячной фрезой из впадин между зубьями нарезаемого колеса в единицу времени (произ водительность зубофрезеров'ания), как известно, зависит от подачи, скорости резания и скорости вращения изделия.
Стремление к повышению производительности за счет увеличения скорости вращения изделия привело к созданию многозаходных червячных фрез, из которых наибольшее рас пространение получили фрезы двухзаходные.
Замена однозаходных чер'вячных фрез мнотозаходнымн одновременно с увеличением скорости вращения изделия при водит к увеличению толщины срезов металла, снимаемых ре жущими кромками инструмента. Последнее происходит вслед ствие того, что у многозаходных фрез ход витка больше и при прорезании впадины участвует .меньшее количество зубьев.
Увеличение толщин срезов, снимаемых зубьями •многоза ходных червячных фрез, в некоторых случаях желательно, в большинстве же случаев это усугубляет основной недостаток червячных фрез, неравномерную загрузку их режущих кромок.
С целью уменьшения толщин срезов при работе миогозаходными червячными фрезами приходится снижать вертикаль ную подачу. В результате этого несмотря на то, что с примене нием многозаходных фрез скорость вращения изделия увели чивается кратно числу заходов фрезы, получить такого же увеличения производительности зубофрезерования не удается.
При обработке мелкоімодульных колес (т^.3 .мм) однозаходными фрезами с обычно применяемыми подачами струж ка чрезмерно измельчается, что приводит к неприятным по следствиям— возрастанию удельной силы резания, повышен ному износу фрез и т. д. Поэтому замена однозаходных фрез двухзаходными в этом случае желательна.
Использование двухзаходных червячных фрез повышает производительность по сравнению с однозаходными .на 30—
22
