CC BY
51
о 10 20 50 40 5D 60 7QmkmS0
iP —
Рис. 4. График изменения величины деформации технологической системы в зависимости от расчетного припуска
Таким образом, в результате проведения эксперимента были получены необходимые данные для определения погрешности обработки реального колеса, возникающей в результате деформации технологической системы.
Библиографический список
1. Обработка модифицированного профиля зубьев цилиндрических колес фрезами червячного типа с нулевым углом профиля./ Н.Д. Феофилов и др.// Исследования в области технологии машиностроения и сборки машин.- Тула; 1987.- C. 127-130.
2. A.c. 1227381 СССР. МКИЗ B23F21/16. Летуча фреза. Коганов И.А., Феофилов Н.Д., Горчаков В.А., Птицын В.В., Мелай А.М.; опубл. бюл. изобр. 3.16-1986.
Получено 24.10.08
УДК 621.833
Г.В. Маахов, В.В. Птицын, А.В. Денисов (Тула, ТулГУ)
РАЗВИТИЕ ПРОЦЕССОВ И ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ЧИСТОВОЙ ЗУБООБРАБОТКИ МЕТОДОМ ОГИБАНИЯ
Проанализированы схемы зубообработки с использованием зубообрабатывающих инструментов - резцовых головок большого диаметра, работающих без подачи вдолз оси зубчатого колеса. Указаны основные конструктивные особенности различных типов резцовых головок и обобщенные преимущества их использования.
На протяжении многих лет кафедрой технологии машиностроения Тульского государственного университета ведутся работы по созданию
новых технологических схем изготовления зубчатых колес относительно небольших габаритных рам еров. Типичными их представителями являются колеса мотопроизводства (т=2,5 мм, 2=17...27, сталь 12ХН3А, ширина венца Ь=10...22 мм) [1].
Перспективные технологические процессы изготовления таких колес основываются на использовании точных штампованных заготовок с оформленными зубьями. Механическая обработка заготовок (до термообработки) состоит из следующих операций: 1) обработка центрального отверстия и торца; 2) обработка противоположного торца; 3) обработка (фрезерование) торцов и цилиндра выступов зубчатого колеса; 4) чистовое зубонарезание; 5) снятие заусенцев и наложение фасок по контуру зубьев.
Таким образом, по сравненю с традиционной технологической схемой получения зубчатых колес 7 - 8-й степеней точности, которые предусматривают, как минимум, две зуборезные операции - предварительное зубонарезание и шевингование или предварительное зубонарезание и обкатка - сокращается одна зуборезна операция. Но эта операция наряду с высокой производительностью должна обладать еще и высокой исправляющей способностью, поскольку зубчатый венец после штамповки имеет весьма низкую точность (12-я степень и ниже).
Указанным требованиям отвечают раработанные с участием кафедры процессы и инструменты для чистового зубонарезания. Характерными особенностями таких инструментов являются относительно большой диаметр (200 - 220 мм) и нулевой угол профиля, что в совокупности дает возможность обрабатывать узковенцовые заготовки без продольной подач [2].
При большом диаметре открывается возможность раместить в корпусе инструмента взаимозаменяемые резцы, т.е. создать технологичные, удобные в эксплуатации конструкции.
Раработано два типа резцовых головок: для работы по прерывистому циклу обката с единичным делением и для работы с непрерывным делением на зубофрезерных станках.
При работе по схеме зубонарезания с прерывистым циклом обката (рис. 1) две лини резцов устанавливаются в корпусе дисковой резцовой головки таким обраом, чтобы расстояние между противоположными профилирующими кромками равнялось длине общей нормаи обрабатываемого колеса. Обкатывание производится в одну сторону до положения окончания профилирования эвольвентного участка. После этого производится реверсирование движений обката и анаогичным образом обрабатывается противоположна сторона профиля. Затем вновь следует реверсирование движений обката и в момент, когда заготовка находится в среднем положе ни, осуществляется деле не.
Рис. 1. Зубообработка дисковыми резцовыми головками с нулевым
углом профиля
Анализ работы дисковых резцовых головок покаывает, что для достижения высокой производительности (при работе на высоких скоростях резания) и требуемой по нормам точности (7-я степень) величины огранки достаточно, чтобы в работе находился всего один резец. Увеличение количества резцов в корпусе инструмента в итоге приведет к повышению общей рамерной стойкости многорезцовой головки, однако, режущие способности инструмента в этом случае не доиспользуются вследствие уменьшения срезаемых слоев металла. Изнашивание инструмента при этом происходит неорганизованно. Можно предположить, что в наибольшей степени изнашиваются те лезвия, которые из-за биения больше заглубляются в метал заготовки.
Для более рационаьного использования кждого (взаимозаменяемого) резца следует распределить снимаемый припуск между несколькими резцами головки и выделить один резец для окончательного профилирования. В этом случае на протяжении одного оборота головки в работе будет участвовать несколько резцов, режущие кромки которых специаизирова-ны в соответствии со схемой резания припуска.
Раделение припуск между резцами можно осуществить с помощью клиновой шайбы, торцовые поверхности которой являются установочной баой для левого и правого корпусов (рис. 2). Как следует из схемы, за счет определенной величины наклона резцовых полуголовок осуществляется раделение припуска между участвующими в работе резцами. Вследствие этого при общем количестве в каждом ряду 12 резцов, одновременно принимает участие в работе не более четырех резцов. Каждый снимает часть общего припуска, а один из этой группы осуществляет окончательное формообраование профиля. Это дает возможность после затупления рабо-
тающих резцов повернуть резцовые полуголовки относительно клиновой шайбы на 120° и ввести в работу следующую группу незатупившихся.
Рис. 2. Установка резцовой головки с клиновой шайбой и схема резания
припуска
Весьма важным преимуществом такого конструктивного решения является возможность значительно снизить нормы точности на биение профилирующих режущих кромок, так как биение будет отображаться лишь на распределении припуска между участвующими в работе лезвиями группы резцов.
Клинова шайба дает возможность осуществлэть в небольших пределах тонкую регулировку величины базового расстояния между противоположными профилирующими резцами. Для этого предусмотрена возможность перемещения шайбы по направляющим базирующей оправки.
При работе с прерывистым циклом обката главное движение - вращение инструмента - не имеет жесткой связи с движениями обката. Это дает возможность работать с высокими скоростями резания, т.е. использовать в качестве инструментальных материалов твердые с павы и композиты. За счет работы на высоких скоростях резания (У=200...400 м/мин) производительность процесса, несмотря на относительно высокий удельный вес холостых ходов, достигает 1,5 - 1,8 с/зуб (т=2,5 мм).
Чистовая обработка колес резцовыми головками с нулевым углом профиля требует наличия специальных станков или хотя бы специализированных станочных установок. В связи с этим были разработан: процессы чистового зубонарезания, которые основаны на использовании серийно выпускаемых зубофрезерных станков. В качестве же инструментов было предложено использование резцовых одновитковых головок червячного типа с нулевым углом профиля.
Червячные резцовые головки с нулевым углом профиля, работающие по схеме червячного зубофрезерования, могут быть выполнены в двух вариантах - как цилиндрические, так и конические резцовые головки (рис. 3). В обоих случаях при достаточно большом диаметре инструмента имеется возможность работать без продольной подачи вдоль оси заготовок, что и определяет высокую производительность процесса. Резцовые головки разделены на две - правую и левую части, соответственно профили-
рующие правую и левую стороны зубьев колеса. Режущие лезвия, расположенные вблизи линии, перпендикулярной оси инструмента и проходящей через ось заготовки, имеют дополнительное назначение - обработку переходной поверхности и, если это необходимо, дна впадины заготовки. Указанные поверхности в отличие от боковых сторон зубьев обрабатываются по методу копирования.
Рис. 3. Резцовая головка червячного типа: а - цилиндрическая; б - коническая
При сравнении вариантов червячных резцовых головок можно отметить то обстоятельство, что цилиндрические резцовые головки должны иметь шаг между профилирующими точками лезвий в осевом направлении, равный основному шагу обрабатываемого зубчатого колеса, т.е. являются инструментами сугубо специальными. В то же время у конических резцовых головок шаг между зубьями вдоль обраующих полуголовок равен делительному шагу колеса, а профиль производящей рейки каждой по-луголовки является стандартным, т.е. двадцатиградусным. Такой инструмент более универсаен, но в технологическом отношении он менее удобен. Следует отметить еще одну важную особенность рассматриваемых резцовых головок (червячного типа). При маом припуске на обработку, количество резцов, необходимых для профилирования боковых сторон зубьев, ограничено. Увеличенный диаметр инструмента дает возможность, соответственно разместить количество резцов большее, чем минимаьно необходимое по расчету, что создает определенный запас резцов. Это дает возможность, оставив в корпусе инструмента свободный от резцов сектор для установки и снятия заготовки, работать по принципу непрерывного протягивания с соответствующей «специаизацией» резцов за счет расстановки их в паах корпуса по определенной схеме.
В большинстве случаев для профилирования зубьев колеса достаточно, чтобы режущие кромки инструмента располагались на протяжении одного витка.
При использовании резцовых головок червячного типа для чистового зубонарезания заготовок колес со штампованным зубом производительность процесса достигает ~ 1 с/з (V=35 м/мин, b=10 мм, m=2,5 мм).
Обобща достоинства приведенного направления развития методов и способов зубообработки можно отметить следующее.
1. Рассмотренные процессы чистового зубонарезания и инструменты для их осуществления обеспечивают высокую производительность и обладают хорошей исправляющей способностью. Их применение наиболее це-лесообрано в совокупности с новой технологической схемой изготовления зубчатых колес, основанной на использовании точных штампованных заготовок с оформленными зубьями.
2. Конструкции резцовых головок, как дисковых, так и червячного типа, позволяют использовать взаимозаменяемые резцы, в том числе и с механическим креплением режущих пластин. Шлифование и контроль рабочей части резцов производятся в специаьных приспособлениях, обеспечивающих удобство переточки инструментов.
3. При большом диаметре инструментов - дисковых резцовых головок и резцовых головок червяного типа - появляется возможность осуществлять зубонарезание без продольной подачи вдоль оси заготовки, что существенно увеличивает производительность процессов и упрощает реализацию их кинематических схем.
Библиографический список
1. Коганов И.А. Прогрессивна обработка зубчатых профилей и фасонных поверхностей/И.А. Коганов. - Тула: Приокское книжное издательство, 1970. - 190 с.
2. Коганов И.А. Прогрессивные методы изготовления цилиндрических зубчатых колес/ И.А. Коганов, Ю.Н. Федоров, Е.Н. Ваиков. - М.: Машиностроение, 1981. - 136 с.
Получено 24.10.08
УДК 621.99
