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

большее число переточек и возможность увеличения задних углов по 'вершине и боковым сторонам зубьев. Предваритель­ ное нарезание реек для этих фрез производится в технологиче­ ском корпусе. Для окончательного шлифования рейки в соот­ ветствующем положении закрепляются в рабочем корпусе фрезы. Окончательное шлифование профиля зубьев реек про­ изводят на резь'боили червячиошлифовальных станках

.[22,51].

У сборных червячных фрез с острозаточенными зубьями ножи затачиваются в специальных приспособлениях, что по­ зволяет сообщать им оптимальную геометрию как по вершин­ ным, так и по боковым режущим кромкам.

■Сборные фрезы с затылованными зубьями обеспечивают •обработку иа повышенных режимах резания, в частности с повышенны,ми скоростями резания, за счет того, что их изго­ тавливают с увеличенным посадочным отверстием, что повы­ шает жесткость их крепления. Кроме того, как уже отмеча­ лось выше, конструкция этих фрез дает возможность изгото­ вить их режущую часть более качественной за счет улучшения ■качества заготовок, улучшения термообработки, а также за •счет примемейия новых инструментальных материалов.

•В настоящее время в нашей стране и за рубежом прово­ дятся работы по улучшению качества быстрорежущих сталей за счет легирования их кобальтом, ванадием и молибденом. По данным исследований ВНИИ такие стали имеют меньшую, карбидную неоднородность, что положительно отзывается на их свойствах. По универсальности применения быстрорежущие стали новых марок пока не могут заменить сталь марки Р18, но при определенных условиях они обеспечивают повышение эффективности зубообработки.

Значительное увеличение скорости резания при зубофрезеровании дает применение червячных фрез, оснащенных твер­ дым сплавом.

Твердосплавные червячные фрезы вначале конструировали или со вставными цельными рейками, на зубья которых напаи­ вали пластины твердого сплава, или со вставными монолитны­ ми рейками из твердого сплава. Однако оба эти варианта сборных червячных фрез вследствие их конструктивной недо­ работки применения не получили.

Иностранные фирмы «Микрон» (Швейцария), «Фетте», «Клингельнбарг» (ФРГ) успешно применяют цельные твердо­ сплавные фрезы (до модуля 3 мм) и сборные червячные фрезы с тельными твердосплавными рейками. 'Следовательно, в этом

29

направлении у нас тоже должна проводиться соответствующая! работа.

Наиболее удачными конструкциями из отечественных сбор­ ных червячных фрез, оснащенных твердым сплавом, являются фрезы конструкции ВНИИ со вставными ножами и фрезы У'крНИИіСіМИ с неперетачиваемыми поворотными пластинами [12,00,78].

Твердосплавные червячные фрезы обеспечивают возмож­ ность работы на скоростях резания порядка 70—80 м/мин. [50]. Конструктивная доработка этих фрез и налаживание их выпуска на специализированных предприятиях поставит пе­ ред станкостроительной промышленностью вопрос о выпуске новых моделей станков. Связано это с тем, что с увеличением скорости вращения фрезы увеличивается и скорость вращения стола. Последняя же у современных зубофрезерных станков ограничивается скоростью скольжения червячной делительной пары.

Расходуемая мощность и крутящие моменты при зубофрезерованни червячными фрезами большинством исследователей определялись экспериментально с помощью динамометров различных конструкций.

Влияние различных факторов на крутящий момент при зубофрезеровании отражено в работах Я. И. Адама [3], Е. Н. Маслова [42], К. Ф. Митряева [47], В. К. Николаева [52], А. М. Розенберга [59] и других.

Поскольку при обработке червячными фрезами в контакте с заготовкой находятся одновременно несколько зубьев одной гребенки, а при больших углах контакта зубьев фрезы с за­ готовкой в резании могут участвовать и зубья, расположенные на двух (соседних) гребенках, то при этом фиксируется сум­ марный момент на оправке фрезы, являющийся результатом действия сил, возникающих на всех работающих зубьях фрезы.

К. Ф. Митряев [47] проводил исследования, применяя спе­ циально приготовленную для опыта заготовку, на которой обра­ батывалась одна впадина. Часть заготовки, на которой рас­ положена эта впадина, при обкатке постепенно входила в зону обработки и последовательно обрабатывалась зубьями фрезы. Это дало возможность определить загрузку каждого рабо­ тающего зуба фрезы и усилия, возникающие на них.

Некоторыми исследователями разработаны методики и да­ ны зависимости для аналитического определения сил и момен­ тов при зубофрезеровании червячными фрезами.

30

Так, в работе Г, И. Когана [30] даны зависимости для определения крутящих моментов раздельно для периферийных

идля боковых режущих кромок зубьев червячных фрез.

Я.И. Адам [3J дает вывод формулы для определения удельной работы при зубофрезеровании червячными фрезами

иприводит зависимости для определения средних значений окружной силы и мощности.

Таким образом, теория и практика обработки-цилиндриче­ ских зубчатых колес фрезерованием за последние годы разви­ валась в направлении:

изучения особенностей физики процесса резания с уче­ том свойств обрабатываемых материалов;

создания новых конструкций инструмента с оптимальной геометрией; создания новых марок быстрорежущих сталей

итвердых сплавов, усовершенствования форм режущих лез­ вий и твердосплавных пластин, способов их крепления и т. д.; изучения динамики процесса резания с целью нахожде­ ния оптимальных параметров обработки для рационального

использования инструмента и оборудования; модернизации оборудования в целях повышения его

жесткости, мощности и быстроходности, а также создания

новых более производительных станков.

Все это служило, как правило, лишь целям усовершенство­ вания уже известных методов обработки цилиндрических зуб­ чатых колес фрезерованием. Созданию же принципиально но­ вых методов обработки уделялось меньшее внимание.

Всвязи с этим, в последующих главах рассматриваются исходные положения и теоретические предпосылки, на основе которых разработан новый метод фрезерования цилиндриче­ ских зубчатых колес. Приводятся исследования кинематики процесса зубонарезаиия новым методом, а также закономер­ ности и зависимости для определения основных параметров резания.

Вкниге приводятся обоснования конструкций режущих инструментов и специальных приспособлений, обеспечивающих реализацию данного метода на существующих моделях зубофрезерных станков.

Кроме того, показаны данные экспериментальных исследо­ ваний характера износа инструмента, его оптимальной геомет­ рии, стойкостных и силовых зависимостей и оптимальных ре­ жимов резания для конкретных случаев обработки. Дана так­ же технико-ѳкоіномическая оценка нового метода зубонарезания.

31

Г Л А В А В Т О Р А Я

СУЩНОСТЬ НОВОГО МЕТОДА ЗУБОНАРЕЗАНИЯ

Введем некоторые условные обозначения и термины, при­ менение которых облегчит понимание сущности и проведение диализа нового метода зубонарезания.

Rr(Dr) — радиус (диаметр) окружности, описываемой вер­ шинной кромкой зуба фрезы при вращении го­

32

ну на данном N обороте заготовки;

о — угол поворота заготовки за время поворота го­ ловки на угол е;

S(Sp) — вертикальная (радиальная) подача головки на один оборот заготовки;

S1 — вертикальное перемещение головки за период •обработки рассматриваемой впадины, т. е. за время поворота головки на угол е;

k — число рядов зубьев на одной фрезе или количест­ во фрез с одним рядом зубьев, установленных на головке, мнимое число заходов фрезы;

2— число зубьев нарезаемого колеса;

а— угол профиля зубьев фрезы;

t — шаг зубьев нарезаемого колеса; т — модуль нарезаемого колеса;

/о —коэффициент высоты головки зуба фрезы (высо­ ты ножки нарезаемого зуба), равной отношению высоты головки зуба фрезы (высоты ножки на­ резаемого зуба) к модулю;

2 — количество зубьев фрезы, обрабатывающих впа­ дину на данном обороте заготовки за время по­ ворота головки на угол е;

h —глубина фрезерования, при обработке за один проход, равная высоте зуба нарезаемого колеса;

L — величина осевого врезания;

Lp — величина радиального врезания;

В —ширина обрабатываемого зуба, для прямозубых колес равная ширине венца;

п — номер обрабатываемой впадины;

N —номер оборота заготовки, начиная с того, на ко­

цСцтах) —угол контакта (максимальный) зуба фрезы с за­ готовкой;

тСттах)— угол (максимальный) наклона зуба фрезы; ф — угол поворота головки между выходом из кон-

3. Заказ I82S

33

такта с заготовкой двух 'последовательно рабо­ тающих зубьев;

г0 — радиус основной окружности нарезаемого зубча­ того колеса;

ссо — профильный угол исходного .контура; Ѳо — половина угловой ширины впадины по основной

окружности; Ѳд— половина угловой ширины впадины по делитель­

ной окружности; А5д — утонение зуба по делительной окружности наре­

а* — угол давления в данной точке профиля; а1 — профильный угол в заданной точке.

1. ИСХОДНЫЕ КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ

Рассматриваемый метод зубонарезания отличается от су­ ществующих кинематикой процесса резания. Для его реализа­ ции может быть использован любой зубофрезерный станок, ос­ нащенный специальной головкой.

Рис. 6 поясняет принцип нарезания зубчатых колес данным методом. Заготовка 1 устанавливается на столе станка, фре­ за 2 — в головке 3. Головке сообщается вертикальная подача и вращение от шпинделя зубофрезарного станка через цепь его привода, а заготовке — через цепь деления.

Вращение заготовки увязывается с вращением головки обычным путем, т. е. при повороте головки на один оборот заготовка поворачивается на k/z часть оборота, здесь k — мни­ мое число заходов фрезы, z — число зубьев нарезаемого ко­ леса.

Роль числа заходов играет количество рядов зубьев (коль-

34