CC BY
6
4. Хлудов С .Я., Хайкевич Ю.А., Хлудов В.С. Резцы с видоизмененной формой режущей кромки у вершины СМП // Известия Тульского государственного университета. Технология машиностроения. 2006. № 5. С. 101-108.
5. Борискин О.И., Зябрев С.В., Нуждин А.В., Хлудов С.Я. К вопросу о проектировании прогрессивных конструкций многофункциональных сменных многогранных пластин // Фундаментальные проблемы техники и технологии 2012. № 2. С. 13-19.
Хлудов Сергей Яковлевич, д-р техн. наук, профессор, hstulapolitehamail.rii, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Борискина Маргарита Олеговна, инженер, polyteh2010@mail. ru, Россия, Тула, Тульский ЦСМ,
Чечуга Антон Олегович, студент, sourielamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SMP WITH A CUTTING EDGE, MADE ON A LOCAL CURVE S.Ya. Khludov, M.O. Boriskina, A.O. Chechuga
The paper discusses the features of the cutting edge at the top of replaceable polyhedral inserts. Two versions of the cutting edge along a gauged curve are described, depending on the shape of the cutting insert. Dependencies are given for calculating the coordinates of the points of the discrete representation of the cutting edge, made along a gauged curve.
Key words: replaceable polyhedral insert, cutting edge, nose radius, gauged curve, point coordinates.
Khludov Sergey Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, hs tula_politeh@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Boriskina Margarita Olegovna, engineer, polyteh2010@mail.ru, Russia, Tula, Tula
CSM,
Chechuga Anton Olegovich, student, sourie l a mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9.022.2 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-120-124
ОСОБЕННОСТИ НАРЕЗАНИЯ КОНИЧЕСКОГО ЗУБЧАТОГО ПРОФИЛЯ ИНСТРУМЕНТАМИ С НУЛЕВЫМ УГЛОМ ПРОФИЛЯ
ЕВ. Маркова, Л.М. Нечаев
Показана возможность чистовой обработки прямозубых конических колес со штампованными зубьями при помощи инструментов с нулевым углом профиля по методу обката. Даны схемы обката, позволяющие сделать расчет геометрических параметров станочного зацепления.
Ключевые слова: коническое зубчатое колесо, прямой зуб, аксоид, обкат.
Зубчатые колеса являются одними из наиболее распространенных деталей машин, в большой степени влияющих на качественные показатели готовых изделий. Поскольку в настоящее время более половины общей трудоемкости механической
120
обработки составляют операции, связанные с формированием зубчатого венца, актуальной является проблема дальнейших исследований и разработок, нацеленных на усовершенствование или коренное изменение существующих процессов.
Целью работы является разработка и исследование процесса чистового зубона-резания конических колес с усиленными по торцам зубьями. Актуальность разработки именно этой задачи объясняется следующими соображениями.
Стремление улучшить технологию изготовления в прямозубых конических колес в целом в первую очередь привело к улучшению заготовки. И вполне понятным оказалось стремление получить, применяя точные методы литья, штамповки и т.п., заготовки со сформированными зубьями. Однако для окончательного (чистового) зубо-нарезания таких заготовок приходится использовать те же, по сути дела, процессы, то есть строгапние резцами, фрезерования спаренными головками, фрезопротягивание. Даже применяя такой процесс, как фрезопротягивание, не удается на штампованных (с зубом) заготовках добиться значительного повышения производительности.
Обработка конических прямозубых колес дисковыми инструментами с нулевым углом профиля может осуществляться по трем схемам (рис. 1).
Рис. 1. Схема обработки конических прямозубых колес с помощью инструментов с нулевым углом профиля
Характерной особенностью этих схем является применение дисковых инструментов, работающих без продольной подачи в разных впадинах и разделенных некоторым количеством зубьев, зависящим от принятой схемы обработки. Профилирующие кромки инструмента совпадают с боковыми поверхностями зубьев плоского производящего колеса, причем профиль их зубьев имеет прямолинейную форму.
121
Основным следствием (и преимуществом) такого расположения режущих кромок инструмента является осуществление профилирования, в результате обкаточного движения заготовки, конической эвольвентной поверхности [1, 2]. Это является отличительной чертой по сравнению с другими способами профилирования зубьев конических колес по методу обкатки, в результате которых, как правило, получаем ква-зиэвольвентные конические поверхности [3]. Колеса, нарезанные при использовании традиционных способов, более чувствительны к погрешностям межосевого угла, так как квазиэвольвентные поверхности сопрягаются лишь в случае максимального приближения фактических значений углов начальных конусов к номинальным. Этот недостаток отсутствует в колесах с эвольвентным профилем, так как эвольвентные поверхности зубьев сопрягаются (взаимоогибаются) при разных значениях углов начальных конусов [2].
Аксоидом заготовки в станочном зацеплении является основной конус обрабатываемого колеса, который перекатывается без скольжения по плоскости По, являющейся аксоидом плоского производящего колеса (рис. 2).
Из геометрических соображений, касающихся образования кони-ческой эволь-вентной поверхности, можно сделать вывод, что окончательное профилирование боковой поверхности зуба осуществляют точки, принадлежащие одной прямой (ОВ -рис. 2), лежащей на плоскости По (аксоиде плоского производящего колеса). Но поскольку обработка ведется с помощью дискового инструмента, действительное профилирование конической эвольвентной поверхности производят также и точки, расположенные на отрезке АВ (рис. 3), вблизи периферийной части профилирующей кромки инструмента.
Г
Рис. 2. Схема образования конической эвольвентной поверхности при перекатывании конуса по плоскости
Рис. 3. Расположение дискового инструмента относительно заготовки
Обработка зубчатых профилей с применением нольградусного производящего контура в силу своей специфики является сочетанием методов: профилирования огибанием и копирования. Огибанием формируется активная часть зубчатого профиля, копирование осуществляется обработка переходной поверхности (галтели) зуба и части дна впадины.
Галтель зуба и дно впадины отражают форму и пространственное положение периферийной части резца, лежащей ниже профилирующего отрезка АВ (см. рис. 3),в момент окончания (начала - в случае применения схемы с радиальным врезанием) движения обката.
На рис. 3 показано положение профилирующей части инструмента во впадине (в момент окончания или до начала движения обката).
В работах [4,5,6,7] приводятся методики расчета профилей различного зуборезного инструмента, основанные на теории образования взаимосопряженных поверхностей. Но, так как профилирование впадины в исследуемом процессе осуществляется сочетанием огибания и копирования, то требуется новая методика расчета.
В работах, посвященных обработке цилиндрических зубчатых колес двухрядными резцовыми головками [8], приводится методика расчета нольградусного инструмента. Эта методика использована в качестве исходной для разработки методики расчета профиля нольградусного инструмента, предназначенного для обработки прямозубых конических колес с усиленными по торцам зубьями.
Дальнейшие расчеты, связанные с определением геометрии рабочей части инструмента и его расположения в пространстве, будут осуществляться при соблюдении следующих условий (положений):
а) геометрические параметры профилирующей части резца определяются в момент его крайнего положения во впадине после окончания (или до начала) движения обката,
б) поскольку имеем дело с коническим колесом с переменной высотой зубьев (причем высота зубьев не меняется пропорционально при движении вдоль линии зуба), то отдельные параметры геометрии режущей части инструмента будут определяться для сечений, накладывающих самые жесткие требования,
в) точка В, профилирующая эвольвентный участок зуба, в момент окончания (начала) движения обката должна находиться на поверхности (или ниже) конуса нижних точек активных участков эвольвентного профиля, причем угол этого конуса рассчитан для максимального угла вершин сопряженного колеса.
Чтобы определить расположение инструмента в пространстве, достаточно рассчитать угол (о) между плоскостями, образованными профилирующими кромками двух дисковых инструментов. Положение осей вращения инструментов относительно центра обката определяют размеры х^, у^, рассчитанные по формулам х^) = гр, у'*) = ОВ. Кроме того, нужно найти угол (^Ъбк), определяющий минимальный путь обката и гарантирующий правильное осуществление профилирования зубьев головки. Этот угол расположен симметрично внутри угла о в плоскости П0, являющейся аксоидом плоского мнимого колеса.
Для полного определения геометрии профилирующей части инструмента необходимо и достаточно определить следующие параметры: е- угол между главной профилирующей и периферийной кромками, у- угол между главной профилирующей и вспомогательной кромками, 5- ширина периферийной кромки, р 5- радиус, сопрягающий главную профилирующую и периферийную кромки.
Выводы
1. Конические колеса с усиленными по торцам зубьями являются разновидностью прямозубых конических колес с криволинейными образующими поверхностей вершин и впадин, сохраняющей их эксплуатационные и технологические качества, одновременно предназначенных для чистовой обработки лезвийным инструментом.
2. Предлагаемая методика геометрического расчета передачи позволяет варьировать радиусы, очерчивающие поверхность впадин и вершин шестерни и колеса в диапазоне, который ограничивается, с одной стороны, условием получения заготовки путем пластического деформирования при осевом направлении силы выдавливания, и с другой стороны, условием максимального диаметра, режущего дискового нольградус-ного инструмента, не пересекающего оси плоского производящего колеса.
3. Процесс чистовой обработки прямозубых конических колес дисковыми инструментами с нулевым углом профиля применим как до термообработки, так и после её осуществления (применяя абразивный инструмент или керамику).
Список литературы
1. Прямозубые конические передачи. Справочник. / И. А. Болотовский, Б.И. Гурьев, В.Э. Смирнов, Б.И. Шендерей. М.: Машиностроение, 1981. 104 с.
2. Колчин. Н.И. Аналитический расчет плоских и пространственных зацеплений. С приложением к профилированию режущего инструмента и расчету погрешностей в зацеплениях. М.-Л.: Машгиз, 1948. 252 с.
3. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. 584 с.
4. Фрайфельд И. А. Инструменты, работающие методом обката. М.-Л.: Машгиз, 1949. 210 с.
5. Цвисс Ю.В. Профилирование режущего обкатного инструмента. М.: Машгиз, 1961. 156 с.
6. Шишков В. А. Образование поверхностей резанием по методу обкатки. М.: Машгиз, 1951.152 с.
7. Лашнев С.И. Формообразование зубчатых деталей реечным и червячными инструментами. М.: Машиностроение, 1971. 214 с.
8. Коганов И.А., Федоров Ю.Н., Валиков Е.Н. Прогрессивные методы изготовления цилиндрических зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1981. 136 с.
Маркова Екатерина Витальевна, канд. техн. наук, доцент, marta06@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Нечаев Леонид Михайлович, канд. физ.-мат. наук, профессор, nech47@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEATURES OF CUTTING A CONICAL TOOTHED PROFILE WITH TOOLS WITH A ZERO
ANGLE OF THE PROFILE
E. V. Markova, L.M. Nechaev
The possibility of finishing straight-toothed bevel wheels with stamped teeth using zero-angle profile tools using the rolling method is shown. The rolling schemes are given, which make it possible to calculate the geometric parameters of the machine engagement.
Key words: bevel gear, straight tooth, axoid, run-in.
Markova Ekaterina Vitalievna, candidate of technical sciences, docent, mar-ta06@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nechaev Leonid Mikhailovich, candidate of physical and mathematical sciences, professor, nech4 7@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
