CC BY
83
USE OF THE DATABASE IN THE COMPREHENSIVE COMPUTER-AIDED
DESIGN
V.A. Grechishnikov, A.V.Tarasov, O.G.Zhivodrov
The basic information on the use of databases in the design tool are presented. Keywords: CAD, database, line, column, table.
Grechishnikov Vladimir Andreevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, ittf. stankinagmaiL com, Russia, Moscow, MSTU «STANKIN»,
Tarasov Andrey Victorovich, associate professor, ittf. stankin agmaiL com, Russia, Moscow, MSTU «STANKIN»,
Zhivodrov Oleg Germanovich, student, ittf. stankin agmaiL com, Russia, Moscow, MSTU «STANKIN»
УДК 621.914.5.002.54
ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ЗУБЬЯМИ
О.И. Борискин, Н.Г. Стаханов, С.Я. Хлудов, Н.Н. Батова, И.В. Корнева
По результатам исследования процесса формирования поверхностей червячных фрез с твердосплавными СМП приводятся рекомендации по повышению их точности.
Ключевые слова: червячные фрезы, твердосплавные СМП, формирование поверхностей, точность, ограничения.
Зубофрезерование червячными фрезами в настоящее время является одним из основных методов обработки деталей с периодическим профилем, как эвольвентным так и неэвольвентным. Поэтому повышение производительности и точности таких червячных фрез является важным направлением в современном машиностроении.
В частности, применение конструкций таких фрез с твердосплавными СМП позволяет значительно увеличить скорости резания и стойкость инструмента. Однако при этом возникает ряд проблем, связанных, прежде всего, со снижением точности обработки деталей. Их преодоление зависит от решения теоретических вопросов формирования поверхностей таких фрез.
Проведенный авторами анализ источников возникающих погрешностей позволяет выделить следующие причины их возникновения.
174
Традиционная методика проектирования червячных фрез предусматривает ряд допущений и приближений в расчете элементов режущей части таких фрез.
При расчете фрез для обработки эвольвентных зубчатых деталей производящий (основной) червяк червячной фрезы теоретически должен быть эвольвентным. Однако для упрощения расчетов он заменяется архимедовым, который в осевом сечении имеет прямолинейный профиль. Эвольвентный же червяк в осевом сечении имеет криволинейный профиль. Эта погрешность, хотя и небольшой величины, является одной из составляющих общей погрешности профиля фрез. Исключить такую органическую составляющую погрешности можно за счет использования точных методов расчета, что при современной вычислительной технике уже не является проблемой.
При переточке червячных фрез как эвольвентных, так и неэволь-вентных профилей, их диаметральные размеры уменьшаются. Поэтому, чтобы получить на детали требуемую толщину зубьев, соответственно уменьшают межосевое расстояние. Угол же скрещивания осей фрезы и детали при этом оставляют прежним. Как было доказано авторами [1-4], для общего случая формирования поверхностей детали червячными фрезами, изменение межосевого расстояния при неизменном угле скрещивания осей инструмента и детали не вызывает изменения радиусов начальных цилиндров как инструмента, так и детали. При увеличении межосевого расстояния между ними образуется зазор, а при уменьшении они будут пересекаться. На инструментальной же рейке, которая является условным вспомогательным элементом, контактирующим, с одной стороны - с основным червяком, а с другой - с зубьями детали, будет не одна, а две начальные плоскости: по одной осуществляется качение начального цилиндра детали, а по другой начального цилиндра фрезы. Линии зацепления при этом для левой и правой сторон профиля разнонаправлено смещаются относительно межосевого перпендикуляра, не пересекая его и не пересекаясь между собой. В этом случае при сохранении профиля инструмента (основного червяка), на неэвольвентном профиле детали будут возникать отклонения от заданного. Для таких случаев обработки эти погрешности не существенны, но они входят как составная часть в общую погрешность обработки.
Применительно к эвольвентным зубчатым венцам, профиль обработанной детали остается эвольвентным тем же радиусом основной окружности. Изменяться будет только толщина нарезаемого зуба. Поэтому, в отличие от общего случая, для эвольвентных зубчатых деталей можно считать, что указанная погрешность отсутствует. Для всех остальных случаев обработки такую составляющую можно исключить, если после переточки червячной фрезы её режущие элементы восстановить на прежний диаметр. Это возможно осуществить двумя путями:
а) путем регулировки режущих элементов фрезы вдоль передней
поверхности;
б) путем регулировки режущего элемента вдоль задней поверхности
фрезы.
Если предусматривается перетачивание СМП, то их регулировка уже диктуется необходимостью обеспечения минимального вылета пластины относительно корпуса фрезы.
Применительно к червячным фрезам с СМП можно сказать, что если СМП не подлежат переточке, т.е. заменяются новыми или поворачиваются другой гранью, такая регулировка не требуется.
Таким образом, для фрез с СМП указанная составляющая погрешности будет отсутствовать.
Теоретически точная режущая кромка червячной фрезы должна совпадать с линией пересечения поверхности производящего червяка с передней поверхностью инструмента. Эта линия для теоретически точной фрезы в общем случае является пространственной кривой, а при плоской передней поверхности - плоской кривой.
В традиционных методиках расчета червячных фрез для эвольвент-ных зубчатых деталей криволинейная режущая кромка заменяется прямолинейной. При этом могут возникать существенные отклонения от теоретически точных кромок.
Эта составляющая общей погрешности резко увеличивается с ростом абсолютного значения переднего угла фрезы (как положительного, так и отрицательного) и угла подъема витков фрезы, который зависит, в свою очередь, от диаметра и заходности фрезы. Поэтому чистовые фрезы, как правило, делают однозаходными с увеличенным диаметром и нулевым передним углом
Применение твердосплавных режущих элементов требует упрочненной режущей кромки. Это достигается за счет использования отрицательного переднего угла, округления режущего лезвия, упрочняющих фасок или сочетания этих приемов. С точки зрения профилирования червячных твердосплавных фрез, важным моментом является то, чтобы все профилирующие точки таких кромок были расположены на теоретически точной поверхности основного (производящего) червяка.
Для червячных фрез средних модулей, применяют СМП в виде отдельных зубьев, которые собирают и крепят в корпусе фрезы. Передняя поверхность выполняется плоской, параллельной оси фрезы. Для двусторонних платин задний угол обеспечивается за счет установки СМП в корпусе. При этом передний угол будет отрицательным.
Для односторонних СМП задний угол может обеспечиваться за счет угла, образованного на самой пластине. Установка пластин в этом случае может быть радиальной или приближающейся к ней. Но в этом случае необходимо обеспечить упрочнение кромки за счет отрицательных фасок и округлений. При этом, как отмечалось выше, профилирующие кромки должны
быть расположены на теоретически точной поверхности основного червяка.
Двухсторонние СМП позволяют более экономично использовать твердый сплав. Это особенно важно в связи с ограниченностью мирового запаса вольфрама. Вместе с тем использование поворотных СМП связано, прежде всего, с вопросом точности.
Так как такие СМП устанавливаются под углом, равным отрицательному переднему углу фрезы, то профиль на левой и правой сторонах должен быть разным. Это приводит к тому, что при повороте СМП на 180° относительно её продольной оси на фрезе там, где был больший угол, будет меньший, и наоборот. На практике, чтобы уменьшить возникающие при этом погрешности, принимают для обеих сторон одинаковые углы профиля СМП, равные среднеарифметическому их значению. Естественно, такие фрезы не могут обеспечить нарезание точных колес и поэтому их применяют для черновой или предварительной обработки.
Проведенные авторами аналитические исследования показали, что для таких двухсторонних СМП можно обеспечить требуемый точный профиль для обеих сторон. Для этого задние поверхности таких пластин должны быть винтовыми, которые можно обеспечить обработкой в винтовом технологическом корпусе со строго рассчитанными параметрами по разработанной авторами методике. Методика предусматривает расчет таких червячных фрез по теоретически точным зависимостям в комплексе с технологическим корпусом. Последний должен обеспечивать требуемые задние углы на СМП и обработку всего комплекта пластин за одну установку, чтобы минимизировать погрешности при сборке. Основными ограничивающими условиями при этом являются: обеспечение допустимых задних углов на боковых сторонах СМП после сборки и возможность размещения всего комплекта пластин в одном технологическом корпусе, так как его расчетный диаметр меньший, чем диаметр фрезы. Так же необходимо учитывать, чтобы боковые режущие кромки не выходили за габаритные размеры пластин. Поэтому эти три условия должны проверяться при проектировании и при необходимости следует целенаправленно проводить подбор параметров червячных фрез и толщины пластин.
Список литературы
1. Методология проектирования червячных фрез. Инновационный подход: монография / Г.А. Нуждин [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 170 с.
2. Борискин О.И., Стаханов Н.Г., Якушенков А.В. Специфика сопряжения поверхностей детали и инструмента, образующих цилиндрическую винтовую пару с перекрещивающимися осями // Успехи современного естествознания. 2005. №3. С.10-12.
3. Борискин О.И. Методология оптимизации обкаточного инструмента: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2001. 190с.
4. Червячные фрезы с постоянными производящими поверхностями / О.И. Борискин [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 192с.
Борискин Олег Игоревич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, директор политехнического института, imstulsu@pochta.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Стаханов Николай Георгиевич, канд. техн. наук, проф., imstulgu@pochta.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Якушенков Александр Владимирович, канд. техн. наук, доц, imstulsu@pochta. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хлудов Сергей Яковлевич, д-р техн. наук, проф, imstulgu@pochta. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Батова Наталья Николаевна, канд. техн. наук, доц., imstulsu@pochta.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Корнева Ирина Вадимовна, студент, imstulgu@pochta. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SURFACES FORMATION OF HOBS WITHHARD-ALLOYINSERTS O.I. Boriskin, N. G. Stakhanov, A. V. Yakushenkov, S.I. Hludov, N. N. Batova, I. V. Korneva
Recommendations about increasing of an accuracy of hobs with hard-alloy inserts are presented. It base on the results of research of process of hobs surfaces formation.
Key words: worm mills, hard-alloy SMP, formation of surfaces, accuracy, restrictions.
Boriskin Oleg Igorevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, director polytechnical institute, imstulsu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Stakhanov Nikolay Georgiyevich, candidate of technical sciences, professor, imstulgu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yakushenkov Alexander Vladimirovich, candidate of technical sciences, associate professor, imstulsu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Hludov Sergey Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, imstulgu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Batova Natalia Nikolaevna, candidate of technical sciences, associate professor, imstulsu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Korneva Irina Vadimovna, student, imstiilxiiapochta. ru, Russia, Tula, Tula State University
