CC BY
39
УДК 621.833.002
С.С. Бондарчук, асп., 89202706094, miha2 024 @yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗУБОНАРЕЗАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС ДИСКОВЫМИ РЕЗЦОВЫМИ ГОЛОВКАМИ
Показано, что значительным резервом повышения эффективности зубонареза-ния является реализация схем резания, которые позволяют совершенствовать процесс обработки зубчатого колеса в различных направления: таких как повышение производительности, увеличение стойкости инструмента, минимизация числа режущих элементов инструмента и др.
Ключевые слова: цилиндрические зубчатые колеса, дисковые резцовые головки, зубонарезания.
На рис. 1 показана схема резания, изображающая ряд последовательных положений инструмента при обработке с равномерной подачей впадины колеса режущей однозубой гребенкой. Из схемы видно, что при каждом очередном резе изменяются толщина и площадь срезаемого слоя. Подача обката назначается при этом исходя из наибольшей толщины или площади срезаемого слоя одного из резов. Изменение подачи обката за период обработки каждой впадины дает возможность выравнить процесс по площадям и толщинам срезаемых слоёв и поднять производительность за счет более рационального распределения резов, приходящихся на обработку каждой впадины.
Для осуществления процесса зубонарезания дисковыми резцовыми головками по схеме (рис. 1) необходимо в автоматическом цикле осуществить весьма сложный состав движений. Наиболее подходящим для этого
Рис. 1. Схема резания при вырезании впадины по методу обкатывания
оказались горизонтально-фрезерные станки традиционной компоновки. Модернизация не предусматривает существенной переделки станка.
Было разработано несколько схем процесса зубообработки дисковыми резцовыми головкамии по методу z-кратного обката заготовки
(рис. 2).
а
б
Рис. 2. Схемы зубообработки дисковыми резцовыми головками: а - при одностороннем обкате с радиальным врезанием; б - при двустороннем обкате
Обработка зубчатой заготовки по схеме рис. 2,а начинается с радиального подвода заготовки, при котором режущие элементы резцовой головки устанавливаются на полную глубину зубьев заготовки. Эвольвент-ный профиль одной впадины формируется в результате обкатывающего движения заготовки вдоль оси инструмента на длину 1обк1. Затем заготовка отводится от инструмента в радиальном направлении и далее возвращается в исходное положение (вспомогательный ход), где происходит ее деление на один зуб. Цикл обката продолжается z раз.
При формировании зубчатого профиля заготовки по схеме б (двусторонний обкат) отсутствуют вспомогательные перемещения заготовки, связанные с возвратом ее в исходное положение. Заготовка обкатывается поочередно в разные стороны и после каждого цикла обката осуществляется деление заготовки. Налицо увеличение производительности обработки зубчатого профиля. Однако, при этом происходит увеличение длины обката 1обк2 по сравнению с длиной одностороннего обката 1обк1. Отрицательным моментом здесь является также увеличение погрешности нарезаемых зубьев вследствие наличия люфтов в механизмах станка
Анализируя потенциальные возможности повышения производительности при зубообработке цилиндрических колес дисковыми резцовыми головками, можно отметить существенный резерв дальнейшей интенсификации процесса зубонарезания по методу z-кратного обката. Из циклограммы движений заготовки и резцовой головки в процессе зубона-резания (см. рис. 2), а видно, что для полной обработки зубчатого колеса необходимо z раз совершить радиальное врезание инструмента, на которое затрачивается достаточно много времени. Поэтому основной задачей при разработке новой схемы процесса чистовой зубообработки дисковыми
резцовыми головками следует считать исключение радиальной подачи инструмента из состава движений в пределах одного цикла зубонарезания.
Решение данной задачи возможно при переходе к схеме z-кратного зубопротягивания (рис. 3) при сохранении всех остальных движений, необходимых для формообразования зубчатых поверхностей колеса.
Поскольку в этом случае органически сочетается метод обкатывания с процессом протягивания, то целесообразно рассматривать зубообра-ботку по новой схеме как обкатывающее зубопротягивание дисковыми резцовыми головками. При обкатывающем зубопротягивании дисковые резцовые головки должны иметь незаполненный резцами сектор для установки зубчатой заготовки в радиальном направлении на полную высоту зуба и в осевом до совмещения середины обрабатываемого зубчатого венца с осевой плоскостью инструмента (рис. 4).
Сравнивая рассмотренные схемы зубообработки дисковыми резцовыми головками, можно отметить, что при зубонарезании по первой схеме кинематическая связь между вращательным движением резцовой головки и движением обкатывания устанавливается только назначением оптимальных режимов резания, а при обкатывающем зубопротягивании обязательна частичная связь между указанными движениями, которая обеспечивается соответствующими механизмами станка, поскольку формообразование боковых разноименных поверхностей двух зубьев колеса способом обкатывающего зубопротягивания осуществляется за один оборот резцовой головки. Следовательно, производительность этого процесса зависит от частоты вращения инструмента, которая устанавливается исходя из возможностей обкатного механизма станка.В качестве обкатного механизма при обработке цилиндрических зубчатых колес дисковыми резцовыми головками по методу z-кратного обката применяется эталонная реечно-зубчатая пара. Необходимость периодического размыкания этой пары для деления заготовки на 1/г часть ограничивает возможность работы на высоких скоростях движения подачи обката.
Несмотря на негативное влияние инерционности обкатного механизма, была достигнута максимальная производительность одного цикла зубонарезания tz=1,2 с/зуб при достаточно четкой работе эталонной рееч-но-зубчатой пары. Однако оптимальным значением этого показателя производительности следует считать tz=1,8 с/зуб, при котором была обеспечена стабильная точность параметров нарезаемых зубчатых колес в пределах
Обкатывание
Деление
— Всп. ход
Рис. 3. Цикл z-кратного обкатывающего зубопротягивания дисковыми резцовыми головками
7-й степени (ГОСТ 1643-81).
Рис. 4. Схема установки заготовки относительно инструмента
Конструкция дисковых резцовых головок, работающих по методу обкатывающего зубопротягивания, аналогична вышерассмотренной конструкции дисковых резцовых головок с той лишь разницей, что для осуществления процесса обкатывающего зубопротягивания необходим сектор резцовой головки, свободный от резцов. Величина этого сектора рассчитывается исходя из анализа структуры затрат времени на нарезание одной впадины зуба. Угол свободного сектора инструмента находится в пределах 80 ... 1200. Применяемые резцовые блоки одинаковы в обоих способах зубонарезания. Однако вместо твердосплавных пластин используются пластины из быстрорежущей стали.
Совершенствование процесса зубообработки дисковыми резцовыми головками по методу z-кратного обката, связанное с возможностью реализации высокопроизводительного процесса обкатывающего зубопротягива-ния, открывает новое перспективное направление дальнейшего повышения эффективности производства цилиндрических зубчатых колес.
Список литературы
1. Коганов И.А. Прогрессивная обработка зубчатых профилей и фасонных поверхностей. Тула: Приокское кн. изд-во, 1970. 183 с.
2. Федоров Ю.Н. Дисковые резцовые головки для z -кратного обкатывающего зубопротягивания цилиндрических колес // Технология механической обработки и сборки. Тула, 1993. С.40-47.
3. Мойсеенко О.И., Павлов Л.Е., Диденко С.И. Твердосплавные зуборезные инструменты. М.: Машиностроение, 1977. 190 с.
4. Федоров Ю.Н., Малахов Г.В. Двухрядная резцовая головка для чистовой зубообработки цилиндрических колес мотороллера // Исследования в области технологии механической обработки и сборки машин. Тула, 1977. C.35-42.
5 Малахов Г.В., Гусев Г.В., Артамонов В.Д. Высокопроизводительный способ непрерывного зубопротягивания резцовыми головками червячного типа с нулевым углом профиля // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанем: сборник научных трудов /ТПИ. Тула, 1989. С.62-67.
S.S. Bondarchuc
PRELIMINARY GEAR CUTTING OF CYLINDRICAL WHEELS OF CUTTER HEANDS
If is sheefn, that considerable reserve of increase of efficiency gear cutting is realisation of schemes of cutting which allow to improve process of processing of a cogwheel in various directions, such as productivity increase, increase in firmness of the tool, minimisation of number of cutting elements of the tool, etc.
Key words: of cylindrical wheels of cutter heads, gear cutting.
Получено 07.02.12
