CC BY
13
С.И. Тахман, Д.С. Евтодьев
Курганский государственный университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ СРЕЗАЕМЫХ СЛОЕВ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ЗУБОРЕЗНЫМИ ДОЛБЯKAMИ
В настоящее время в нормативах по режимам резания отсутствуют данные по силам резания при зубообра-ботке из-за отсутствия общей модели для их расчёта.
В процессе развития науки о резании металлов появилась возможность расчёта технологических составляющих силы резания по теоретическим формулам. При расчёте по этим формулам действующая сила определяется суммой силы, действующей на передней поверхности, и силы, действующей на задние поверхности. Для определения этих сил необходимо знать значения площади срезаемых слоёв и значения активных длин режущих кромок инструмента. При зубодолблении дополнительной сложностью является то, что при изменении положения зуба на линии зацепления эти параметры изменяются.
Поэтому возникла задача определения значений площади срезаемых слоёв и значений активных длин режущих кромок инструмента при различных вариантах обработки зубчатых колёс (для проведения исследований использовались: долбяк с модулем т=4мм и числом зубьев zfl=25 и обрабатываемое колесо с модулем т=4мм и числом зубьев zk=25). При решении данной задачи была разработана методика графического нарезания впадин обрабатываемых колёс. Суть методики состоит в следующем:
1.По результатам геометрических расчётов строим в программе КОМПАС 5.11 долбяк, а также окружность выступов и окружность впадин обрабатываемого колеса. Устанавливаем долбяк на глубину резания и, задав круговую подачу Экр, поворачиваем его на угол \|/ = n х 5 ,
где 5 =180/ 7Г х SKp/Rfl, град. Rfl- радиус делительной окружности долбяка.
Угол V взят в п раз больше угла 5 , так как площадь
срезаемого слоя при повороте на угол 5 слишком мала. При построении схемы нарезания делаем обрабатываемое колесо кинематически неподвижным, поэтому до-ворачиваем долбяк на величину угла у (так как делительный диаметр долбяка равен делительному диаметру обрабатываемого колеса) в направлении его вращения
(п=2 для Зкр=0.4мм/дв.ход и Зкр=0.8мм/дв.ход; п=3 для Зкр=0.2м/дв.ход).
2.Площадь срезаемых слоёв и длину активной части режущих кромок инструмента определяем в КОМПАС 5.11 с помощью соответствующих функций.
Используя рассмотренную методику, были определены:
1. Площади срезаемых слоёв и активные длины режущих кромок инструмента при нарезании впадин обрабатываемого колеса, когда долбяк начинает работу с положения 1 (рис. 1), то есть касается обрабатываемого колеса в начальный момент времени, Зкр=0.4мм/дв.ход. По полученным данным построен график площади срезаемого слоя (рис. 2 а) и график длины режущих кромок (рис. 3 а).
Рис. 1. Начальные положения долбяка при нарезании впадин обрабатываемого колеса
2. Площади срезаемых слоёв и активные длины режущих кромок инструмента при нарезании впадин обрабатываемого колеса, когда долбяк начинает работу с положения 2 (рис. 1), то есть отстоит от обрабатываемого колеса,в начальный момент обработки, на четверть от величины круговой подачи, Экр=0,4 мм/дв.ход. По полученным данным построен график площади срезаемого слоя (рис. 2 б) и график длины режущих кромок (рис. 3 б).
3. Площади срезаемых слоёв и активные длины режущих кромок инструмента при нарезании впадин обрабатываемого колеса, когда долбяк начинает работу с положения 3 (рис. 1), то есть отстоит от обрабатываемого колеса, в начальный момент обработки, на половину от величины круговой подачи, Экр=0,4 мм/дв.ход. По полученным данным построен график площади срезаемого слоя (рис. 2 в) и график длины режущих кромок (рис. 3 в).
4. Площади срезаемых слоёв и активные длины режущих кромок инструмента при нарезании впадин обрабатываемого колеса, когда долбяк начинает работу с положения 4 (рис. 1), то есть отстоит от обрабатываемого колеса, в начальный момент обработки, на три четверти от величины круговой подачи,Экр=0, 4 мм/дв.ход. По полученным данным построен график площади срезаемого слоя (рис.2 г) и график длины режущих кромок (рис. 3 г).
/ / /
1
/ * S?
1 ч
Üä
1 \
Ч
ч
V
/ Г j i 5 6 1 В 1 Ю 11 12 1J 11 15 16 11 1В В 21 22 2J 2i 25 26 27 2В 29 XI Л J2 JJ Л J5 J6 J7 JB
Рис. 2
а - график площади срезаемого слоя (долбяк начинает работу с положения 1), б - график площади срезаемого слоя (долбяк начинает работу с положения 2), в - график площади срезаемого слоя (долбяк начинает работу с положения 3), г - график площади срезаемого слоя (долбяк начинает работу с положения 4)
98
вестник кгу, 2008. №3
6 7 8 9 10
20 21 22 23 24 25 76 27 28 29 7Ю 7 32 33
Рис. 3
а - график длины режущих кромок (долбяк начинает работу с положения 1),б - график длины режущих кромок (долбяк начинает работу с положения 2),в - график длины режущих кромок (долбяк начинает работу с положения 3),г - график
длины режущих кромок (долбяк начинает работу с положения 4)
Анализируя полученные графики на рисунке 2 и рисунке 3, можно сделать вывод, что изменение начального положения долбяка оказывает несущественное влияние на значения площади срезаемых слоёв и значения активных длин режущих кромок инструмента на соответствующих резах.
В связи с этим на каждом из резов можно найти среднее значение площади и длины (используя при этом значения площадей и длин каждого из рассмотренных случаев) и получить усреднённую кривую изменения площади срезаемых слоёв, а также усреднённую кривую изменения активных длин режущих кромок инструмента, которые можно использовать для дальнейших исследований. Получаемая при усреднении площади и длины погрешность является незначительной.
Не менее важным являлось рассмотрение влияния круговой подачи на значения площади срезаемых слоёв и значения активных длин режущих кромок инструмента. Исследования осуществлялись по данным, полученным при следующих вариантах обработки зубчатых колёс:
1.Долбяк в начальный момент обработки касается обрабатываемого колеса (положение 1, рис. 1), круговая подача Sкр=0,8 мм/дв.ход.
2. .Долбяк в начальный момент обработки касается обрабатываемого колеса (положение 1, рис.1), круговая подача Sкр=0,2 мм/дв.ход.
Значения площади срезаемых слоёв и значения активных длин режущих кромок инструмента, для каждого из вариантов обработки, определялись с помощью методики графического нарезания впадин (описанной выше). По полученным данным построены графики изменения рассматриваемых величин, которые представлены на рисунке 4 и рисунке 5.
Анализируя полученные графики, можно сделать следующие выводы:
1. Изменения круговой подачи приводит к изменению числа резов и конфигурации срезаемых слоёв. Увеличение круговой подачи сопровождается уменьшением числа резов, а уменьшение круговой подачи - увеличением количества резов.
2. Увеличение круговой подачи приводит к увеличению максимального значения площади срезаемых сло-ёв, уменьшение круговой подачи - к уменьшению максимального значения площади срезаемых слоёв.
3. Изменение круговой подачи не влияет на максимальное значение активной длины режущих кромок инструмента.
6
54 48 42 36 3 24 18 12 06
5крЮ.8мм/(1В.хо(1
N
\
N
1 ч
Ч N
\
2 3 5 6 7 8 Ю
12 13 15 16
№ 2 еза
Распределение суммарной площади срезаемого слоя на зубе долбяка по отдельным резам В процессе нарезания одной Впадины.
5кр=0.8мм/дВ.ход
\
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
\
ч
№ реза
Распределение суммарной длины активной части режущих кромок на зубе
долбяка по отдельным резам В процессе нарезания одной Впадины.
Рис. 4. Распределение суммарной площади срезаемого слоя и суммарной длины активной части режущих кромок на зубе долбяка при Sкр=0,8 мм/дв.ход
222132 2 32362722 И 02142434445 464 22 8 292251 '
Распределение суммарой пощади срезаемого слоя на зубе долбяка по отдельным резам В процессе нареза2ия одно2 Вп7ди7ы.
1,мм Sкр=0.2мм/дВ.ход
Ч 0212243 245464 ИИ 95052 №277а
Распределение суммарной длины актиВн2й ч2ст и режущих кромок на зубе долбяка по от д2 льным резам В процессе нарезания одной Впадины.
Рис. 5. Распределение суммарной площади срезаемого слоя и суммарной длины активной части режущих кромок на зубе долбяка при Sкр=0,2 мм/дв.ход
3 4
8
серия «технические науки», выпуск 4
99
