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

цевых витков) на фрезе (.рис. 6 , а) или количество дисковых фрез с одним .рядом зубьев (рис. 6 , б).

На головке может быть установлена одна дисковая фреза, одна фреза с несколькими рядами зубьев или несколько ди­ сковых однорядных фрез. В последних двух случаях цепь де­ ления станка настраивается как при обработке многозаходной фрезой.

Для предварительного прорезания впадин может быть ис­ пользована твердосплавная фреза с прямолинейными режу­ щими кромками. Толщина ее зубьев по делительной окруж­ ности принимается такой, чтоб ширина прорезаемой впадины получалась меньше теоретической на величину припуска под чистовую обработку.

У фрез с двумя или с тремя рядами зубьев соседний ряд

35

смещен в направлении оси фрезы на расстояние, равное шагу нарезаемых зуібьев.

Фрезы с одним рядом зубьев устанавливают на головке равиоімерно по окружности в одной .плоскости, перпендикуляр­ ной оси вращения головки.

Головку на станке устанавливают так, чтобы фреза 'распо­ лагалась симметрично относительно заготовки.

Фреза или фрезы получают привод от отдельного электро­ двигателя и не имеют жесткой кинематической связи с враще­ нием заготовки. Это дает возможность сообщать им число оборотов, обеспечивающее оптимальную для каждого твердого сплава скорость резания.

Оправка фрезы смонтирована в головке параллельно оси вращения головки, ось же вращения последней по отношению к торцу заготовки устанавливается под углом б.

Величина угла б определяется исходя из следующих сооб­ ражений (рис. 7). От начала обработки впадины колеса од-

Зб

ной фрезой, установленной на головке, до начала обработки другой фрезой следующей впадины точки режущих кромок фрезы, расположенные на условном делительном цилиндре головки, переместятся на расстояние, равное длине дуги

к

Точки впадин, расположенные на начальной окружности за­ готовки, переместятся за это же время на расстояние, равное шагу нарезаемых зубьев t. Отсюда из треугольника АіВіС имеем

Аналогичные рассуждения можно провести и для случая, если на головке установлена одна фреза с несколькими рядами зубьев. Поэтому величина угла установки головки б и в этом случае определяется из соотношения (1 ).

Конструктивный параметр головки Яг выбирается в зависи­ мости от того, на каком станке она будет использована, и ве­ личина его ограничивается размерами углубления иод фрезу.

Параметр головки Я0 зависит от Яг и наружного радиуса фрезы Яф. Количество фрез /г, которое можно установить на го­ ловке (при определенном значении Яф и Яо), определяется сле­ дующим образом.

■Поскольку фрезы устанавливаются на головке в одной пло­ скости, то расстояние между их осями вращения (рис. 7) ОіОі^2і?ф. Центральный угол X можно найти из соотношения

Оі0 2= 2 Я ф= 2 Я 0sin^—; s in |- = ^

37

Так как количество фрез k может быть только целым чис­ лом, то анализ формулы ,(2 ) позволяет заключить, что при Яф>Яо иа головке может быть установлена только одна фре­ за, а при R(\,=Ro — только две фрезы, при Rf\,<.R0 количество фрез на головке может быть равно трем и более.

При зубок арезан ии данным методом поворот заготовки осуществляется непрерывно. Но, как видно из рис. 6 , фреза в контакте с заготовкой находится только в течение части обо­ рота головки.

За это время заготовка повернется вокруг своей оси на не­ который угол а, величина которого определяется по формуле

Ввиду малости угла о, даже при большом числе огибающих резов, профиль впадин обрабатываемаго колеса будет почти соответствовать профилю зубьев фрезы и при прямолинейном их профиле он будет также почти прямолинейным, т. е. полу­ чить эвольвентный профиль зуба инструментом с прямоли­ нейными режущими кромками не удастся. В силу этого дан­ ный метод зубонарезания преимущественно применим для черновой обработки.

Для повышения равномерности припуска по профилю зубь­ ев под чистовую обработку могут использовать фрезы, у ко­ торых зубья имеют различные профильные углы. Равномер­ ность припуска под чистовое зубонарезание можно увеличить также за счет использования несколько иного варианта обра­ ботки данным методом.

На головке необходимо установить несколько фрез, напри­ мер три (см. рис. 6 , б). Фрезы в этом случае должны быть рас­ положены равномерно по окружности, а в осевом направлении смещены друг относительно друга на 1 /к шага. Головку необ­ ходимо установить так, чтобы центральная фреза располага­ лась иа межосевом перпендикуляре фреза — заготовка, а ста­ нок настроить как при обработке однозаходной фрезой.

Равномерность припуска повысится в данном случае за счет того, что зубья каждой из фрез в процессе обработки в известной маре будут воспроизводить зубья смещающейся про­ изводящей рейки.

Предлагаемый метод зубонарезания имеет преимущества перед существующими. Они заключаются в следующем.

1. Обработку дисковыми фрезами методом индивидуально­

38

го деления можно вести или на специальных станках, или на

универсальных, имеющих соответствующие механизмы деле­ ния.

К механизмам деления станков предъявляются высокие требования в отношении точности. В противном случае окруж­ ной шаг предварительно нарезанных зубьев получается не­ одинаковым. Это снижает точность чистовой обработки и мо­ жет даже привести к браку. Последнее усугубляется еще и тем, что точность деления при зубофрезеровании в среднем в два раза ниже точности холостого деления [26].

В отличие от зубофрезерования дисковыми фрезами мето­ дом индивидуального деления процесс деления при зубофре­ зеровании данным методом осуществляется непрерывно. Это повышает точность деления и обеспечивает равномерность ок­ ружного шага нарезаемых зубьев.

Равномерность припуска по профилю обрабатываемых зубьев можно повысить применением фрез с зубьями, имею­ щими разные профильные углы. Ее можно повысить также, если на головке установить несколько фрез, а станок настро­ ить как при обработке однозаходной фрезой.

2 . Зубоінарезание новым методом ведется простыми по кон­ струкции инструментами — твердосплавными дисковыми фре­ зами с прямолинейными режущими кромками и с острозато­ ченными зубьями. Такая 'конструкция фрез дает возможность производить заточку их зубьев по задним граням и сообщать им оптимальную геометрию. Заточка зубьев по задним граням увеличивает также количество переточек инструмента.

3. Стойкость твердосплавных инструментов при скоростях резания ниже 70 м/мин незначительно отличается от стойкости инструментов из быстрорежущих сталей. Но при обработке червячными фрезами с увеличением скорости вращения фрезы увеличивается и скорость вращения стола, последняя же ог­ раничивается скоростью скольжения червячной делительной пары. В силу этого полное использование стойкостных возмож­ ностей твердосплавных червячных фрез с острозаточениыми зубьяіми возможно только на специальных скоростных зубо­ фрезерных станках.

При зубофрезеровании данным методом вращение фрезы не связано с вращением заготовки. Это позволяет сообщать ей необходимое число оборотов, устанавливая скорость резания исходя из оптимальной стойкости фрезы и производительности зубофрезерования.

За счет высокого числа оборотов фрезы, несмотря на отно-

39

сителыю кратковременный ее контакт с заготовкой, впадину обрабатывает большое число зубьев фрезы, и это позволяет ве­ сти обработку на подачах, превышающих подачи применяемые при зубофрезеровании стандартными червячными фрезами.

2. СХЕМА РЕЗАНИЯ ПРИ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИИ НОВЫМ МЕТОДОМ

Рассмотрим процесс врезания фрезы в заготовку от начала контакта до получения впадины полного профиля.

На рис. 8 точки Оо, Оь 0 2 и т. д. условно изображают по­ следовательные положения оси вращения головки, .причем рас­ стояния 0 o0 i= 0 i0 2 = ... = s.

Пусть в рассматриваемый момент ось вращения головки занимает положение 0 0, а вершинные кромки зубьев фрезы описывают дугу ВаА0 и начинают касаться заготовки в точ­ ке Ао. Дуга В0Ао, вообще говоря, будет огибающей семейства кривых, описываемых вершинными кромками зубьев фрезы ■при ее вращении вокруг своей оси и оси вращения головки.

После одного оборота заготовки этот же ее участок подой­ дет к зубьям фрезы, но ось вращения головки будет занимать новое положение Оі, вершинные кромки зубьев фрезы будут описывать дугу ВИ / и врежутся в тело заготовки по торцу на величину А0Аі.

После следующеего оборота заготовки рассматриваемый

40

участок снова подойдет к зубьям ф,резы, ось вращения головки занимает положение 0 2, а вершинные кромки зубьев фрезы дугу В2А 2 'и за данный оборот углубляется еще на величину А іА2 и т. д., пока впадина на торце не будет прорезана на пол­ ную глубину А0А7.

Вертикальное перемещение головки за время поворота ее

Благодаря этому относительно рассматриваемого участка фреза перемещается по вертикали как бы скачками, которые происходят после каждого оборота заготовки.

В соответствии с этим можно выполнить графическое по­ строение, наглядно показывающее постепенное углублениефрезы по торцу в тело заготовки (рис. 9).

В основу построения положим следующее исходное положе­ ние: в произвольном сечении, параллельном торцу заготовки и пересекающем дугу контакта, производится обкатка так же, как и при работе однозубой гребенкой. Следы, которые остав­ ляют зубья фрезы при вращении самой фрезы и головки в не­ подвижной плоскости, совпадающей с любым из таких сечений (например Л7 С7, рис. 8 ), соответствуют движению гребенки, находящейся в зацеплении с заготовкой.

В этом сечении движение совершается в направлении, па­ раллельном проекции оси фрезы на плоскость А-С-,. Каждому сечению, в котором производится обработка, соответствует оп­ ределенный профиль рейки. В сечении Л7 С7 происходит окон­ чательное прорезаиие впадины, поэтому профиль рейки в этом сечении должен соответствовать профилю зуба фрезы.

В сечении ЛоЛ7 обработка впадины только начинается. После первого оборота заготовки зубья фрезы врежутся на

глубину А аАі, прорезав контур ДіД/дбі. После второго оборо­ та заготовки зубья фрезы прорежут контур D2 E2 F2 G2 и т.д., по­ ка впадина не будет прорезана на полную глубину.

Профиль впадины для любого промежуточного сечения мо­ жет быть получен графическим построением. Для построения

41

Здесь N —номер сечения.

Максимальный угол контакта фрезы с заготовкой в данном случае, а также при работе с относительно небольшими пода­

Приведенное на рис. 9 построение показывает постепенное углубление фрезы по торцу в тело заготовки, т. е. показывает сечения срезов, снимаемых зубьями фрезы за каждый оборот заготовки в плоскостях, перпендикулярных направлению зуба колеса. Оно выполнено при следующих данных: /?Г=<Ю0 мм; т —>10 мм; h=2,2-tn\ cp=3'8°40/; s = 9 мм/об.

По формуле (8 ) определяется максимальное значение угла

42

контакта фрезы с заготовкой, т. е. то его значение, которое он принимает в момент 'полного врезания фрезы.

Вообще же величина угла ср в процессе обработки не оста­ ется постоянной, От оборота головки (первого), на котором происходив касание зубьями фрезы торца обрабатываемого колеса, к каждому последующему обороту угол контакта ср возрастает от.нуля до какой-то определенной величины.

Характер изменения угла <р, а также определение его вели­ чины для периода врезания, периода установившегося резания и периода выхода фрезы различны. На характер изменения уг­ ла ср влияет также величина отношения длины врезания к ши­ рине обрабатываемаго колеса, которая -можетбыть 1 ^ L / B > 1 .

Рассмотрим этот вопрос подробнее. В случае когда Ь > В значение угла'ф возрастает в течение первых B /s от Начала об­ работки оборотов заготовки, т. е. от момента касания зуба фрезы с заготовкой в рассматриваемой впадине на первом ее обороте (точка /1 і) до момента начала касания зубьями фрезы нижнего ее торца (точка Аз). За это время ось вращения го­ ловки переместится из положения Оі в положение Оз (рис. 1 0 ). В этот период

Ф='рі—ß

На первом обороте заготовки

•где s / z — часть величины подачи на оборот заготовки, прихо­ дящаяся на один ее зуб, а п — номер обрабатываемой впади­ ны, для которой определяется угол ф.

На последнем из B /s обороте заготовки будем иметь

Таким образом, в течение первых B /s оборотов заготовки угол ß остается постоянным

ß=arccoS ß-

43