Сборные дисковые зуборезные фрезы и процесс механической обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с ЧПУ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

ТИ. Квалиметрические образы оцениваемого и базового ТИ сравнивают и делают соответствующие выводы: нуждается оцениваемое изделие в улучшении или нет.

2. В основе повышения качества технических изделий лежит улучшение конструктивных и технологических показателей деталей и сборочных единиц. Чем больше учитывается показателей, тем точнее и объективнее оценка качества детали или сборочной единицы.

Литература

3. Каазик Ю.Я. Математический словарь. М., изд. "Физматлит", 2007. - 335 с.

4. Аксарин П.Е. Чертежи для деталирования. М., "Машиностроение", 1993. - 160 с.

5. Клепиков В.В., Бодров А.Н. Технология машиностроения. М., "Форум" , 2008. -860 с.

6. Чупырин В.Н. и др. Технический контроль в машиностроении. Справочник проектировщика. М., "Машиностроение" , 1987. - 510 с.

Сборные дисковые зуборезные фрезы и процесс механической обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с ЧПУ

Отт ОС.

ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ»

Аннотация. Предложена технология обработки крупномодульных зубчатых колес на многокоординатном оборудовании с ЧПУ. Рассмотрены возможности применения сборного дискового инструмента с прямолинейными режущими кромками для чистовой механической обработки эвольвентных профилей зубьев.

Ключевые слова: технология обработки крупномодульных зубчатых колес, многокоординатное оборудование с ЧПУ, сборный дисковый инструмент

Зубчатые колеса относят к числу наиболее сложных и трудоемких деталей в машиностроении, от качества которых в большой степени зависят эксплуатационные характеристики и надежность машин, приборов и механизмов, в которых они применяются. Зубчатые детали используются в тяжелом транспортном машиностроении, судостроении, атомном и энергетическом машиностроении, горнодобывающем и подъемно-транспортном машиностроении, а также в интенсивно развивающейся в последнее время ветроэнергетике.

Самыми распространенными среди зубчатых передач являются цилиндрические, поскольку методы их нарезания универсальные и применяются практически во всех типах производства. Характерными для тяжелого машиностроения можно считать цилиндрические зубчатые колеса диаметром 250 - 12 500 мм, имеющие модуль не менее 10 мм.

Для нарезания зубьев крупномодульных зубчатых деталей применяют пальцевые (т = 50-75 мм), дисковые (т = 30-50 мм) и червячные (т =10-30 мм) модульные фрезы на универсальном зуборезном оборудовании. Операции зубофрезерования занимают большую долю (около 70-80%) технологического времени, затрачиваемого на полную обработку детали, поэтому важно уделять повышенное внимание этому процессу.

Сегодня основным направлением развития металлообработки является использование многокоординатного оборудования с ЧПУ совместно с высокопроизводительным твердосплавным инструментом. Такое сочетание на операциях зубофрезерования позволит повысить производительность обработки, снизить себестоимость и улучшить качество обработки зубчатых колес.

Применение современных станков с ЧПУ позволяет резко увеличить скорости резания, что дает возможность эффективного использования зуборезного инструмента с режущей частью из твердого сплава. Кроме того, вследствие замены традиционных кинематических цепей станков электрическими связями и индивидуальными приводами, управляемыми ПК, появилась возможность электронного согласования движений инструмента и изделия. К то-

му же на таком оборудовании точности методов обкатки и единичного деления практически совпадают. Поэтому представляется возможным получить значительный эффект от внедрения разрабатываемых инновационных технологий и твердосплавных инструментов за счет возможности усложнения кинематики обработки при одновременном упрощении конструкции инструмента.

В работе предпринята попытка использовать сборный дисковый твердосплавный инструмент с прямолинейными режущими кромками для чистовой обработки крупномодульных зубчатых колес. Для проведения исследования процесса была разработана конструкция режущего инструмента и оснастки в системе трехмерного твердотельного моделирования Компас 3Б (рисунок 1), а также изготовлены лабораторные образцы (рисунок 2).

В качестве исходных данных для построения модели применялись основные характеристики зубчатых изделий, совокупность которых с законом движения инструмента и заготовки позволила получить эвольвентный профиль.

Рисунок 1 - Моделирование эксперимента в среде Компас ЭБ

Ш

Рисунок 2 - Лабораторный образец сборной дисковой фрезы и приспособления

Для проверки функционирования разработанной модели был поставлен физический эксперимент на зубчатом колесе m = 12 мм, z = 12, x = 0,3 с шириной венца B = 15 мм.

Эксперимент проводился на 5-координатном обрабатывающем центре с ЧПУ Willemin W-400 (рисунок 3). Обработка производилась со скоростью V = 120 м/мин. Причем левые стороны зубьев обрабатывались при подаче Бг = 0,04 мм/зуб, а правые - Бг = 0,8 мм/зуб. Эксперимент показал адекватность разработанной модели и реального метода обработки на станке с ЧПУ.

Проведенные испытания подтвердили предположение о правомерности использования предложенного метода формообразования крупномодульных зубчатых колес. Наши наблюдения позволили выделить следующие преимущества предложенного инструмента:

• простота формы профиля инструмента позволяет эффективно использовать в качестве инструментального материала твердый сплав;

• конструкция инструмента упрощается и улучшаются его геометрические параметры;

• метод позволяет управлять погрешностью обработки, в отличие от стандартных зуборезных инструментов;

• расширяется диапазон обрабатываемых модулей одним инструментом;

• открывается возможность оптимизации схем срезания припуска и улучшения условий

стружкоотвода.

Рис. 3. Проведение эксперимента на обрабатывающем центре с ЧПУ

Полученная шестерня была измерена на координатно-измерительной машине КЫНОЕЬКВЕКО Р26 (рисунок 4) и получены следующие результаты (таблица 1):

- -д т<

Рис. 4. Измерение погрешности профиля зубчатого колеса

Таблица 1.

Результаты измерений

Отклонения, полученные в резуль- Допустимые отклонения

Тип погрешности тате измерений, мкм по ГОСТ 1643-81, мкм

Бг = 0,04 мм/зуб Бг = 0,8 мм/зуб 6 ст. 8 ст.

Погрешность профиля зуба 15,3 31,8 16 32

Суммарная погрешность контактной линии 18,6 34,5 25 45

Отклонение шага ± 8,3 ± 22,1 ± 18 ± 36

Накопленная погрешность шага 28,2 28,2 63 125

Результаты измерений позволяют сделать вывод о том, что при работе с подачей Бг = 0,04 мм/зуб полученные отклонения соответствуют 6 степени точности по ГОСТ 1643-81, а при подаче Бг = 0,8 мм/зуб - 8 степени точности.

Таким образом, теоретически доказана и экспериментально подтверждена возможность достижения 6 степени точности (ГОСТ 1643-81) зубчатых колес при чистовой обработке на станках с ЧПУ дисковым инструментом с прямолинейными режущими кромками.

Анализ методов исследования контактного трения, основанных на выдавливании деформируемого материала

к.т.н. доц. Петров П.А., Воронков В.И., к.т.н. Петров М.А., Назарова О.А., Шайхулов М.В.

МГТУ «МАМИ», ОАО «СМК» [email protected]

Аннотация. В статье приводятся результаты исследования контактного трения, возникающего в процессе выдавливания деформируемого материала.

Ключевые слова: обработка металлов давлением, выдавливание деформируемого материала, контактное трение

Эффективность применения процессов обработки металлов давлением при повышенных температурах в значительной степени зависит от правильного выбора технологических смазок, способствующих снижению показателя трения (коэффициента трения либо фактора трения) и уменьшению износа штампа. Подбор технологической смазки выполняется, как правило, по величине показателя трения. В качестве показателя трения рассматривается коэффициент трения либо фактор трения, что определяется уравнением, описывающим граничные контактные условия [1-3].

Среди наиболее доступных в реализации экспериментально-аналитических методов оценки контактного трения можно выделить следующие методы, основанные на выдавливании деформируемого материала: метод выдавливания двухстороннего стакана [4], метод комбинированного прямого и обратного выдавливания [5], метод выдавливания в полость неограниченной длины [6] и метод выдавливания Т-образного образца [7]. Предложенный в 2009 г. Джанг К. метод выдавливания Т-образного образца считается универсальным методом исследования и оценки контактного трения, учитывающим особенности течения материала на свободной поверхности инструмента и в закрытых формообразующих полостях инструмента [7].

Целью данной статьи является сравнительный анализ экспериментально-аналитических методов оценки показателя трения, основанных на выдавливании деформируемого материала, а также определение области их применения. В качестве критерия, выбранного для сравнения методов, выступает значение контактного давления на поверхности контакта дефор-