CC BY
46
рических колес резцовыми головками большого диаметра. Таким образом, успешное решение всех поставленных задач открывает перспективы наиболее полного использования скрытых резервов повышения эффективности обработки зубчатых колес, заложенных в самом процессе зубообразо-вания по методу обкатывания.
Работа подготовлена по результатам исследований, проведенных при финансовой поддержке гранта РФФИ 09-08-99005
Список литературы
1. Артамонов В.Д., Фёдоров Ю.Н. Анализ эффективности процессов зубонарезания цилиндрических колес: монография. Тула : Изд-во Тул-ГУ, 2008. 356 с.
M. Gryazev, Y. Fedorov, V. Artamonov
Potential opportunities of optimization ofprocess gear cutting of spur gears.
In article the basic methods of gear cutting cylindrical spur gears are considered: copying and rolling. The analysis of circuits formative is resulted. The new kind gear cutting tools is offered: edge mills and tools heads. Opportunities of optimization of the circuit gear cutting are revealed at variable formative speed.
Получено 19.01.09
УДК 621.833.002
Ю.Н. Фёдоров, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-23-10, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
С.С. Бондарчук, асп., (4872) 33-23-10, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗУБОНАРЕЗАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЁС ДИСКОВЫМИ РЕЗЦОВЫМИ ГОЛОВКАМИ
Приведена схема и рассмотрен цикл процесса зубонарезания дисковыми резцовыми головками. Обоснованы преимущества использования дисковых резцовых головок, оснащенных взаимозаменяемыми резцами с твердосплавными режущими пластинами. Описан модернизированный горизонтально-фреарный станок модели 6М82Г.
Ключевые слова: цилиндрические зубчатые колеса, зубонарезание по методу обката, дисковые резцовые головки.
Выявленные в процессе промышленной апробации в производственных условиях Тульского машиностроительного завода недостатки процесса зубонарезания гребенчатыми фрезами [1] не позволили осуществить широкое внедрение данного метода, несмотря на его высокую производительность, поэтому на кафедре ТМС были продолжен: работы по созда-
нию новых процессов зубонарезания цилиндрических зубчатых колес, обеспечивающих высокую технологичность зуборезных инструментов.
В числе наиболее перспективных направлений повышения производительности при обработке зубьев цилиндрических колес малого модуля еле дет выделить применение зуборезных резцовых головок диаметром 0о=200...400 мм. Использование такого инструмента позволяет сократить количество кинематических подач при формообраовании зубчатых венцов за счет исключения движения резцовой головки в процессе зубонарезания вдоль оси заготовки.
Поэтому на кафедре технологии машиностроения Тульского государственного университета были продолжены работы по даьнейшему совершенствованию зубообработки цилиндрических колес, в результате чего был раработан новый процесс зубонарезания дисковыми резцовыми головками [2], положивший начало созданию перспективного направления в области технологи производства зубчатых колес.
На рис. 1 приведена схема процесса зубонарезания цилиндрического колеса дисковой резцовой головкой.
Если при зубонарезании гребенчатыми фрезами в работе участво-вао определенное количество кольцевых витков инструмента, равное числу зубьев нарезаемого колеса, то пи использовании дисковой резцовой головки ж число уменьшаось до одного. Следовательно, в новом инструменте отдельные резцы, обрано представляющие собой однозубые гребенки, устанавлив аись в одной плоскости, обрауя один кольцевой виток.
Рис. 1. Схема зубонарезания дисковыми резцовыми головками
168
При этом сам процесс зуб отрезания осуществляется путем z-кратного (z - число зубьев) обкатывания заготовки вдоль оси резцовой головки, совершающей только вращательное движение. Согласованные (вращательное и поступательное) движения обката вдоль оси вращающейся резцовой головки осуществляются как в одном, так и в противоположном направлениях. После каждого цикла обката следует деление на один зуб, и процесс продолжается до полной обработки всех зубьев колеса. Обработка может осуществляться по схеме одно- или двухстороннего прерывистого z-кратного обката.
Цикл зубонарезания по схеме двухстороннего прерывистого z-кратного обката приведен на рис. 2.
Заготовка совершает тангенциальную подачу обката вдоль оси непрерывно вращающейся резцовой головки, в результате чего вырезается одна впадина зубчатого колеса. Затем следует деление заготовки на зуб, движения обката реверсируются и при перемещении заготовки в обратном направлении осуществляется вырезание еле дующей впадины. В исходном положении также производится деление заготовки, и цикл повторяется до полной обработки всех зубьев.
В случае использования схемы с односторонним z-кратным обкатом заготовка совершает тaнгeнцлльнyю подачу обката только в одну сторону, после чего осуществляются возврат заготовки в исходное положение и деление на зуб. Затем цикл повторяется.
Отсутствие продольной подачи заготовки вдоль ее оси приводит к обраованию вогнутости дна вырезаемой впадины, определяемой по формуле
f = —, (1)
4 Do W
где b - ширина зубчатого венца; D0 - наружный диаметр резцовой головки.
Вогнутость боковых поверхностей зубьев нарезаемых колес определяется соответственно с поправкой на угол а профиля резцов головки
Я b2 • (2)
о=-----sin а. (2)
4 Do V '
Во избежание несимметричной вогнутости необходимо устанавливать заготовку так, чтобы середина нарезаемого зубчатого венца совпадаа с осевой плоскостью резцовой головки (см. рис. 1).
Образование вогнутости не рассматривалось как недостаток, поскольку процесс зубонарезания дисковыми резцовыми головками исполь-зовася для предварительного зубонарезания. Для устранения этой погрешности могут быть использованы различные способы чистовой
зубообработки, среди которых предпочтение следует отдать процессу с использованием двухрядных дисковых резцовых головок с нулевым углом
профиля или процессу зубошевингования с жесткой кинематической связью между осями заготовки и шевера [3]. После шевингования вогнутость боковых поверхностей зубьев колес («0,04 мм) полностью устраняется. Причем на точность и производительность процесса шевингования вогнута форма зубьев не оказывает практически ни какого влияния.
Рис. 2. Схема цикла зубонарезания дисковыми резцовыми головками
с двусторонним обкатом: а -зубонарезание; б - деление на зуб; в - зубонарезание;
г - дтение на зуб
Резцовые головки дискового типа обеспечивают такую же универсальность, как и червячные фрезы, с одним ограничением по ширине нарезаемого венца из-за обраующейся вогнутости зубьев.
Процесс зубонарезания дисковыми резцовыми головками имеет несомненное преимущество - отсутствие кинематической связи между движениями резания и обката. Это позволяет оснащать инструмент твёрдым сплавом и производить обработку на больших скоростях резания (до 500 м/мин), что обеспечивает высокую производительность зубонарезания (1,2...1,8 с/зуб) [4].
Однако специфическая особенность процесса обработки цилиндрических колес заключается в том, что зубонарезание осуществляется путем последовательного независимого вырезания впадин в заготовке, что приводит к дополнительным затратам времен.
Дисковые резцовые головки были внедрены на АК «Туламашзавод» для обработки цилиндрических зубчатых колес модуля т = 2,5 мм коробки передач мотороллера. Процесс зубонарезания дисковыми твердосплавными резцовыми головками был реализован на модернизированном горизонтально-фрезерном стаже 6М82Г (рис. 3).
Рис. 3. Модернизированный горизонтально-фрезерный станок 6М82Г
Сущность такой модернизации заключалась в следующем:
1) на столе станка устанавливалось специальное автоматическое делительное приспособление с механизмом обката в виде эталонной реечно-
зубчатой пары, позволяющее осуществлять движение обката через каждый цикл деления на зуб;
2) с ходового винта продольной подачи снята гайка, благодаря чему винт выполняет функции простого промежуточного вала для передач вращательного движения распределительному вау автоматического делительного приспособления через «гитару» сменных зубчатых колес;
3) с ходового винта поперечной подачи также снята гайка, а на консольной части этого, теперь уже простого промежуточного ваа, был закреплен цилиндрический замкнутый копир, обеспечивающий возвратнопоступательное движение стола стажа с установленным на нем автоматическим делительным приспособлением в поперечном направлении (движение обката).
На шпинделе станк закреплялась резцовая головка D0 = 215 мм с 18 взаимозаменяемыми резцами, оснащенными твердосплавными пластинками. При скорости резания V = 540 м/мин была достигнута высокя производительность tz = 1,8 с/зуб.
Анализ схемы процесса зубонарезания дисковыми резцовыми головками и данные, полученные в процессе промышленной апробации, свидетельствуют о высокой эффективности данного процесса и перспективности его широкого использования на машиностроительных предприятиях с достаточно большим объемом выпуска цилиндрических зубчатых колёс.
Работа подготовлена по результатам исследований, проведенных при финансовой поддержке грана РФФИ 08-08-99006.
Список литературы
1. Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы: материмы Международной юбилейной научно-технической конференции «Инструменальные системы машиностроительных производств», посвещенной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 29-31 октября 2008 г. Тула : Изд-во ТулГУ, 2008. 262 с.
2. Коганов И.А., Валиков Е.Н., Фёдоров Ю.Н. Прогрессивные методы изготовления цилиндрических зубчатых колес. М. : Машиностроение, 1981. 136 с.
3. Сухоруков Ю.Н., Евстигнеев Р.И. Инструменты для обработки зубчатых колес методом свободного обката. Киев : Техника, 1983. 120с.
4. Артамонов В.Д. Основные направления совершенствования процессов зубонарезания цилиндрических колес // Изв. ТулГУ. Сер. Машиностроение. 2000. Вып. 5. С. 7-15.
Y. Fedorov, S. Bondarchuk
Preliminary ofprocess gears of disk tools heads
