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

4Q% и эффект от их использования тем выше, чем меньше модули обрабатываемых .колес [З'О, 63, 74].

•Начиная с модуля 4 мм и выше, абсолютные величины до­ пускаемых подач для наиболее часто встречающихся чисел зубьев колес резко уменьшаются. По этой причине примене­ ние многозаходных фрез т > 1 0 мм не дает заметного повыше­ ния производительности зубофрезероваиия.

Повышение производительности зубообіработки червячны­ ми фрезами за счет увеличения подачи привело к созданию фрез с распределенной загрузкой режущих кромок.

Метод фрезерования зубчатых колес с -применением боль- * ших подач был предложен -К. А. Корниловым и заключается он в изменении характера загрузки отдельных элементов зу­ бьев червячной фрезы с целью равномерного ее распределения на участвующие в работе режущие кромки. Метод возник в ре­ зультате анализа процесса резания червячными фрезами.

С тех пор не прекращались исследования в этом направ­ лении. Были разработаны методики проектирования различ­ ных видов корректированных фрез и проведена эксперимен­ тальная проверка выводов теоретических работ.

Разработкой отдельных -вопросов проблемы повышения производительности зубофрезероваиия червячными фрезами за счет увеличения подачи занимались как научно-исследова­ тельские организации [77], так и отдельные исследователи — такие, как Г. И. Коган [30], А. К. Сидоренко [62, 63], С. Н. Медведицков [45] и другие.

Первыми фрезами с равномерно нагруженными зубьями явились улиточные фрезы конструкции ЦНИИТМАШ и ЗНіИМС, которые впервые применялись для обработки колес с внутренними зубьями в 4941 —1943 годах [29].

Расчеты показывают, что если нарезать заготовку с боль­ шим числом зубьев нормальной фрезой с -одним или двумя витками, то основную работу резания будет выполнять первый вступающий в резание зуб, а остальные будут попадать в уже прорезанную впадину и срезать тончайшие стружки. Условия, при которых режущие кромки каждого зуба фрезы снимают срезы определенной заданной толщины, создаются изменением формы зубьев фрезы путем постепенного уменьшения разме­ ров их от калибрующего зуба (расположенного симметрично оси заготовки и прорезающего впадину полного профиля) к первым режущим зубьям.

У улиточной червячной фрезы конструкции ПНИИТіМАШ зубья как по высоте, так и по толщине изменяются рав-номер-

23.

но. Благодаря этому стружки снимаются всеми тремя .режу­ щими кромками зубьев, с равномерным распределением ме­ талла, заключенного между любыми двумя контурами, проре­ заемыми последовательно работающими зубьями.

Главным недостатком этих фрез является то, что 'боковы­ ми режущими кромками металл снимается со значительным измельчением стружки, что вызывает большой расход мощ­ ности и быстрый износ кромок.

Несколько иной метод изменения формы зубьев имеет ули-

. точная червячная фреза конструкции ЭНИМ.С. Зубья этой фрезы равной толщины, последовательно уменьшенные толь­ ко по высоте. Несколько первых зубьев имеют неравномерные, крупные перепады по высоте и снимают короткие, но толстые срезы лишь боковыми режущими кромкам«. Основная же часть зубьев имеет равномерные незначительные перепады по высоте. Эти зубья снимают срезы своими периферийными ре­ жущими кромками.

Данный метод изменения размеров зубьев имеет преиму­ щества перед описанным выше, заключающимся в том, что здесь металл снимается сравнительно толстыми короткими срезами. Вследствие этого уменьшается расход мощности и износ инструмента, что позволяет увеличивать подачи.

Кроме улиточных червячных фрез, разработаны другие кон­ струкции червячных фрез с распределенной нагрузкой режу­ щих кромок. Поскольку с увеличением подачи увеличивается нагрузка на первые активно режущие зубья (особенно на пер­ вый вступающий в резание зуб), то для обеспечения спокой­ ной работы фрезы и предотвращения снижения ее стойкости с увеличением подачи посредством различных видов коррек­ ции передают часть нагрузки с зубьев наиболее нагруженных на мало нагруженные центральные.

Так как наибольшая нагрузка падает на периферийные режущие кромки зубьев, то в первую очередь перераспреде­ ляют нагрузку именно «а них.

Г. И. ІКогаи предложил фрезы, которые названы им «фре­ зы с конусом» [30]. В зависимости от характера загрузки пе­ риферийных кромок фрезы им выведено три типа коррекции высот ее зубьев. Прямозубые колеса фрезами с конусом реко­ мендуется обрабатывать е попутной подачей, а косозубые (при малом угле наклона зубьев колеса) —со встречной. Типы коррекций червячных фрез с конусом являются частными слу­ чаями коррекции, разработанной ЭІТИіМіС.

А. К- Сидоренко спроектировал фрезы с распределенной

24

нагрузкой режущих кромок, названные им фрезами «Про­ гресс» [62]. При выводе расчетных формул коррекции зубьев, этих фрез процесс зубофрезерования сводится к раосмотрениіо области контакта в сопряжении поверхностей фрезы и заго­ товки.

Как известно, линия пересечения наружных цилиндров, фрезы и заготовки, ограничивающая контактное поле снизу,, является кривой.

Коррекция зубьев по высоте осуществляется выпрямле­ нием этого участка контактнаго поля. При этом образующая фрезы, рассчитанная для конкретных условий работы (пода­ ча, число нарезаемых зубьев, число зубьев фрезы, глубина фрезерования и др.), становится вогнутой. Периферийныекромки такой фрезы начинают срезать полоски равной шири­ ны на .наружном цилиндре зубчатого колеса.

Так как толщина срезов (при работе со встречной подачей) у входа зубьев в заготовку больше, у выхода меньше и зубья снимают срезы различной длины, то процесс резания фрезами «•Прогресс» протекает при неравномерной загрузке ее зубьев.

Наиболее нагруженными, т. е. снимающими наиболее тол­ стые и длинные срезы, оказываются зубья, имеющие наиболь­ шие углы контакта с заготовкой. Тем не менее, фрезы «Про­ гресс» по сравнению со стандартными червячными фрезами обеспечивают более высокую стойкость и производительность.

В ЭНИіМС разработаны конструкции фрез, названные «па­ раболическими» и фрезами равного износа» [75, 77]. В отли­ чие от фрезы »Прогресс», у которой зубья снимают срезы одинаковой толщины у выхода из контакта с заготовкой, у параболической фрезы максимальная толщина срезов одина­ кова у входа в контакт с заготовкой (рис. б, г).

Толщины срезов в зависимости от материала, модуля и числа зубьев обрабатываемого колеса, а также от мощности и жесткости станка принимаются равными 0,15—0,'25 мм. За­ грузка зубьев фрезы срезами равной толщины обеспечивается изменением высот ее зубьев по кривой, близкой к параболе. Наибольшая толщина среза, снимаемого первым входящим в резание зубом (зуб большого номера), расположена в плоско­ сти, характеризуемой максимальным углом контакта.

Наибольшая толщина среза, снимаемого центральным (ну­ левым) зубом, являющимся установочным, располагается в плоскости, близкой к торцу колеса. Между этой плоскостью и плоскостью, характеризуемой максимальным углом контакта, последовательно располагаются наибольшие толщины сре-

25

Р и с .

9 f O 7 3

26

зов, снимаемых зубьями фрезы от нулевого до первого, входя­ щего в резание, зуба.

Испытания параболических фрез показали, что износ режу­ щих кромок ее зубьев не одинаков. Наибольший износ имеют режущие кромки центральных зубьев. Зубья, входящие первы­ ми в резание, почти не имеют следов износа. Объясняется это тем, что зубья параболической фрезы снимают срезы хотя и постоянной толщины, но различной длины. Центральные зу­ бья, снимающие наиболее длинные срезы, находятся большее время в работе, а следовательно больше иаиашив'аются. В свя-

.зи с этим в координаты кривой изменения высот зубьев пара­ болической фрезы были внесены 'поправки, учитывающие дли­ ну среза, снимаемого каждым зубом.

Толщины срезов, снимаемых зубьями такой фрезы, раз­ личны и уменьшаются от первого входящего в резание зуба к центральному (рис. 5, д). Однако в противоположность стан­ дартной червячной фрезе у фрезы данного вида нет зубьев, снимающих очень тонкие срезы, и нет зубьев перегруженных. Фрезы, построенные по такому принципу, названы «фрезами равного износа». іПри расчете фрез равного износа толщина среза, снимаемого нулевым зубом, должна быть не менее -0,08 мм. Толщина среза, снимиемого первым входящим в реза­ ние зубом, не должна превышать 0,35 мм. Толщины срезов, снимаемых промежуточными зубьями фрезы, назначаются в зависимости от их длины по формуле

снимаемого единицей длины периферийной кромки зуба фрезы).

■Приняв для простоты расчета в первом приближении х — \, можно определить для нулевого зуба aol0= v . Длина среза /о определяется промером по схеме срезания слоев или аналити­ чески, а толщина среза а0 принимается равной 0,08—0,1 мм.

■В зависимости от технологических и эксплуатационных условий расчетная кривая параболической фрезы или фрезы равного износа может быть заменена приближенно дугой ■окружности (радиусная фреза) или даже наклонной прямой ■(конусная фреза).

При этом отклонении толщин срезов от расчетных должны ■находиться в допустимых пределах, а для зубьев, первыми

27

входящих в резание, максимальная толщина срезаемых слоевне должна превышать 0,3 мм.

Замену кривой изменения высот зубьев наклонной прямой целесообразно производить в случае, если фреза предназна­ чается для нарезания колес с большим числом зубьев. Однакопри этом приходится идти на большое понижение подачи из-за значительного изменения толщин срезов.

На рис. 5 для сравнения приведены схемы срезания слоев-

Корректирование высот зубьев червячных фрез с цельюуменьшения толщин срезов наиболее напруженных зубьев ре­ комендуется для модулей /п > 4 мм. Что же касается фрез ма­ лых модулей, то здесь -корректирование высот зубьев также имеет смысл, но не в целях уменьшения толщин срезов, сни­ маемых режущими кромками, а с целью увеличения этой тол­ щины. Последнее позволит избежать чрезмерного измельчения-: стружки, что в конечном счете повысит стойкость инструмента.

Форма образующей у фрез с корректированной высотой зубьев сообщается им затылованием широким кругом, заправ­ ленным по профилю, или узким кругом — по копиру.

Производительность корректированных фрез значительновыше производительности стандартных червячных фрез и эта разница тем значительнее, чем больше разность рабочих подач.

Наибольшую .производительность из 'всех типов корректи­ рованных фрез обеспечивают фрезы равного износа [25, 75].

Корректированные фрезы являются фрезами постоянной, установки. Широкого распространения они не получили глав­ ным образом по той причине, что повышение производительно­ сти от их -применения достигается в диапазоне определенного числа зубьев нарезаемых колес, для которых рассчитана дан­ ная фреза. Проектирование и изготовление их более сложно.

Повышение производительности зубофрезерования за счет увеличения скорости резания в настоящее -время -достигается применением сборных червячных фрез с затылованными -и с острозаточеннымн зубьями и фрез с поворотными рейками.

Конструкция фрез с поворотными рейками обеспечивает

28