Определение рациональной геометрии режущей части зуборезных взаимозаменяемых резцов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

УДК 621.9.025.7

А.А. Маликов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 33-23-10, tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

О.Л. Золотухина, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-23-10, apostrof@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ЗУБОРЕЗНЫХ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМЫХ РЕЗЦОВ

Проанализировано влияние геометрических параметров взаимозаменяемых резцов на износ инструмента при зубонарезании цилиндрических зубчатых колес.

Ключевые слова: зубчатое колесо, геометрические параметры резцов, износ

резцов.

Стойкостные испытания проводились как в лабораторных, так и в производственных условиях. Окончательно были установлены следующие режимы:

скорость резания v ~ 350 м/мин при n = 525 об/мин; подача обката Sобк ~ 1000 мм/мин при n^ =9 об/мин.

В качестве инструмента применялась резцовая головка Du =215 мм с 18 взаимозаменяемыми резцами, армированными пластинами из твердого сплава Т15К6.

При этом была достигнута высокая производительность зубонаре-

зания:

tz = 0,056 мин (3,3 с/зуб);

машинное время обработки колеса to =0,945 мин (57 с).

Несмотря на прерывистый характер работы, процесс зубонарезания отличается «мягкостью» вследствие большого числа резов, профилирующих впадину колеса.

Подача обката, при которой происходит профилирование впадины колеса, £обкпр ~ 790 мм/мин и соответственно число резов п2 « 290.

Несмотря на то, что при зубонарезании была достигнута высокая скорость резания, стойкость твердосплавных резцов была достаточно высокой.

Износ резцов, протекающий по задним поверхностям, во многом зависит не только от режимов обработки, но и от правильного выбора геометрии режущей части инструмента. Выбор рациональной геометрии режущей части резцов имеет важное значение как с точки зрения уменьшения износа, так и обеспечения необходимой их прочности.

Геометрические параметры резцов, как показали проведенные эксперименты, оказывают существенное влияние на стойкость резцовых головок.

Окончательно оптимальные значения этих параметров устанавливались экспериментальным путем. Для этого осуществлялось нарезание партий зубчатых колес резцовыми головками с различными задними углами при одинаковом значении отрицательного рабочего переднего угла. Причем, передний угол резца в статическом положении был принят равным нулю, но на вершине наносилась упрочняющая отрицательная фаска под углом 12.. .15°.

Замеры износа по задней поверхности резца производились с помощью отсчетного микроскопа с ценой деления 0,06 мм. Наиболее благоприятное расположение ленточки износа — при следующих значениях задних углов резца в статическом положении:

на вершинном лезвии а в = 12°,

на боковых лезвиях а б = 4°.

Но наличие упрочняющей фаски на вершине резца не обеспечило достаточной прочности режущих лезвий, поэтому дальнейшие эксперименты, проведенные с летучим резцом, показали необходимость увеличения отрицательного рабочего переднего угла (при установке резцов в головку).

При этом увеличивается угол, который образует плоскость передней поверхности с торцом нарезаемого колеса - «угол встречи» и (рис. 1).

Увеличение «угла встречи» позволяет предотвратить возможность выкрашивания режущих кромок твердосплавного резца в момент первоначального контакта, так как вершинная (наиболее ослабленная) режущая кромка резца вступает в работу последней. Оптимальной величиной переднего угла резца в статическом положении нужно считать у в = -4° (соответственно и = 10°48"), как это видно из графика износа (рис.2).

8,мм

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0А

0,3

0,2

0,1

0

Рис.1. Схема расположения передней поверхности резца с торцом нарезаемого колеса

;=і0 у$--(12

; у =-6°

/ ^ У-3‘

У-І у =-4°

Т?

У

/

Г

20 40 60 80 100 120 140 160 гшт

Рис.2. График износа резцов

Таким образом, в результате экспериментальной проверки были установлены оптимальные значения углов режущей части резца в статическом положении на вершинном лезвии:

343

передний угол у в = -4° , задний угол а в = 12°,

в рабочем положении при установке резцов в головку: передний угол ув р = -7°43'

задний угол а в р = 15°43'.

Величины углов на боковых режущих лезвиях определяются по формулам:

задний угол

sin а в • sin а • cos у в

tga б =

cos(a в +у в )+ sin а в - sin a- sin у в

передний угол

g б = g в - sin а 5,

где а - угол профиля инструментальной рейки, as - угол профиля в плоскости передней поверхности резца, определяемый из равенства

cos а в - cos у в tga s = tga----^-------в.

cos(a в +у в )

В результате вычислений получаем следующие значения углов резца в статическом положении:

у б = -1°21', а б = 4°6',

в рабочем положении:

у бр =-2°34', а бр = 5°16'.

При данных значениях углов одним комплектом резцов нарезалось до переточки примерно 120.. .140 колес. Конструкция резцов обеспечивает 10.. .12 переточек.

Попытки использования резцов, оснащенных другими марками твердого сплава, не дали положительных результатов. Так, например, износ пластинок из твердого сплава Т30К4 протекал более интенсивно вследствие усиленного процесса микрообрушения режущих кромок. Применение более вязкого твердого сплава Т14К8 дало, примерно, такие же результаты, как и при использовании твердого сплава Т15К6.

Работа представлена на Международной Интернет-конференции по металлургии и металлообработке, проведенной ТулГУ 1 - 30 июня 2011 г.

A.A. Malikov, O.L. Zolotukhina

AN OPTIMAL GEOMETRY DEFINTION FOR THE CUTTING PART OF TOOTH CUTTING INTERCHANGEBLE CUTTERS

The influence of the interchangeable cutters' geometric parameters on the tool wear for spur gear cutting is analyzed.

Key words: gear, cutter geometric parameters, cutter wear.

Получено 26.12.11