Реферат зубофрезерование. реферат зубофрезерование. Зубофрезерование понятие, сущность процесса. 3
 Скачать 46.57 Kb.
|
|
Содержание Введение 2 Зубофрезерование: понятие, сущность процесса. 3 Принципы образования зубьев червячной фрезы. 4 Методы и способы нарезания зубьев. 5 Типовые погрешности при зубофрезеровании. 9 Вид и тип режущего инструмента. 12 Основные направления повышения производительности зубофрезерования 18 Возможности повышения эксплуатационных характеристик процесса червячного зубофрезерования. 21 Зубофрезерные станки и их основные технические характеристики 22 Список литературы 26 Введение В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года», указано на необходимость коренной реконструкции и опережающего развития машиностроительного комплекса. Зубчатые передачи являются одним из важнейших элементов различных механизмов и машин. От качества их изготовления в значительной мере зависят эксплуатационные свойства этих машин, их надежность. В общем цикле изготовления зубчатых колес процессы, связанные с формообразованием зубьев, имеют первостепенное значение. При изготовлении цилиндрических зубчатых колес наибольшее распространение получили процессы червячного зубофрезерования и зубодолбления. Эти процессы непрерывно совершенствуются. Целью данного реферата является изучение процессов зубофрезерования. Реферат состоит из введения, 5 глав и списка литературы Зубофрезерование: понятие, сущность процесса. Зубофрезерование – один из видов лезвийной обработки, обеспечивающий нарезание зубчатых колес эвольвентного профиля: цилиндрических (прямозубых и косозубых) колес внешнего зацепления, червячных колес. Операция зубофрезерования выполняется на специальных зубофрезерных станках, обеспечивая высокую точность и качество поверхности детали. Режущий инструмент, используемый для обработки заготовок – червячная модульная фреза. Сущность процесса. При обработке заготовок на зубофрезерном станке используется кинематический метод обкатки (огибания), который заключается в следующем: направляющая линия воспроизводится вращением заготовки, а образующая линия получается как огибающая кривая к последующим положениям к режущей кромке режущего инструмента, то есть, воспроизводятся движения, происходящие при зацеплении зубчатого колеса с зубчатой рейкой. В процессе зубофрезерования используются 3 формообразующих движения: главное движение резания Dr, вертикальная подача инструмента DSв и круговая подача заготовки DSкр. Для согласования этих движений на станке осуществляется настройка кинематических цепей: скоростной, делительной и дифференциальной. Скоростная кинематическая цепь предназначена для осуществления связи между червячной фрезой и валом электродвигателя, тем самым обеспечивается необходимая скорость резания. Кинематическая цепь деления осуществляет связь между вращением червячной фрезы и вращением заготовки. Дифференциальная кинематическая цепь связывает вертикальное перемещение инструмента с вращением заготовки. 2. Принцип образования зубьев червячной фрезой В производстве зубчатых колес нарезание зубьев на зубофрезерных станках червячными фрезами методом обката является наиболее распространенным и трудоемким. Этим методом можно нарезать цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями стандартной, конической и бочкообразной формы, блочные колеса, червячные колеса, шлицевые валы, звездочки цепных передач и др. Одной червячной фрезой одинакового нормального модуля и угла профиля можно нарезать большое количество прямозубых и косозубых колес с различным числом и углом наклона зубьев, но с одинаковым модулем и углом профиля. Двухвенцовые зубчатые колеса с различным числом зубьев у венцов нарезают за один установ заготовки. При зубофрезеровании методом обката инструмент и заготовка, находясь в зацеплении, вращаются вокруг своих осей, как червяк и червячное колесо (червяк представляет собой червячную фрезу). Продольные стружечные канавки фрезы образуют отдельные зубья с прямолинейным профилем, которые в результате затылования получают задние углы, необходимые для обработки резанием. По методу обката профиль зубьев цилиндрического колеса образуется прямолинейными режущими кромками червячной фрезы. Процесс резания заготовки червячной фрезой можно рассматривать подобно зацеплению зубчатой рейки 2 (червячная фреза) и зубчатого колеса 1 (заготовки). Следующие один за другим зубья 3 червячной фрезы входят в контакт с зубом 4 обрабатываемого колеса и формируют эвольвентный профиль. Эвольвентная форма зуба колеса, образованная прямолинейными режущими кромками одной червячной фрезой, обладает такими свойствами, которые позволяют зубчатым колесам с любым числом зубьев правильно зацепляться между собой и с зубчатой рейкой. Другим важным преимуществом эвольвентного зацепления является то, что зубчатые колеса с эвольвентным профилем менее чувствительны к неточностям монтажа. Прямолинейный профиль зубьев червячной фрезы прост в изготовлении и контроле. НЧервячная фреза и обрабатываемое колесо получают от главного электродвигателя через шкивы и систему зубчатых колес вращательные движения, которые относятся друг к другу, как число зубьев колеса к числу заходов червячной фрезы, т.е. червячная фреза и обрабатываемое колесо кинематически точно связаны между собой. Главным механизмом в кинематической цепи для передачи вращательного движения обрабатываемому колесу является делительная червячная передача 8/9. Эту передачу изготовляют с высокой точностью и собирают с минимальным боковым зазором. Аналогичную роль в передаче вращательного движения червячной фрезе выполняет косозубая цилиндрическая пара. Червячная фреза кроме вращения имеет возможность перемещаться вдоль своей оси относительно косозубого колеса и осуществлять движение подачи параллельно оси обрабатываемого колеса по шлицевому валу. Зубчатые колеса для изменения скорости резания, подачи, деления находятся в узле. 2.1. Методы и способы нарезания зубьев Нарезание цилиндрических зубчатых колес. Цилиндрические прямозубые и косозубые колеса нарезают двумя основными методами: копирования и обката. Метод копирования, при котором профиль режущей части инструмента соответствует профилю впадины зуба нарезаемого колеса, имеет в основном малую производительность и невысокую точность, поэтому его применяют ограниченно, обычно в единичном производстве для обработки неответственных зубчатых передач (например, дисковыми модульными фрезами на универсально-фрезерных станках с использованием делительной головки). Метод копирования пальцевыми модульными фрезами применяют для обработки крупномодульных цилиндрических и шевронных колес, а также когда изготовление червячными фрезами неэкономично. Способы при обработки по методу копирования: Последовательное нарезание каждого зуба модульной дисковой фрезой; Последовательное нарезание каждого зуба пальцевой модульной фрезой; Одновременное долбление всех зубьев зубодолбежной головкой; Одновременное протягивание всех зубьев; Круговое протягивание Метод обката, обладающий более высокой производительностью и точностью, широко применяется в различных отраслях промышленности. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие способы зубофрезерование методом обката: Зубофрезерование с осевой подачей осуществляется при подаче червячной фрезы параллельно оси обрабатываемого колеса. Этот универсальный способ имеет наибольшее применение в промышленности для нарезания цилиндрических колес и шлицевых валов на обычных зубофрезерных станках. К недостаткам этого способа относится большая длина врезания l, которая возрастает с увеличением диаметра червячной фрезы и угла наклона линии зуба. 3убофрезерование с радиальной осевой подачей заключается в том, что подача червячной фрезы в начале резания и до получения полной высоты зуба осуществляется радиально к оси обрабатываемого колеса, затем она прекращается и включается осевая подача. Этот способ осуществляется на специальных зубофрезерных станках обычными червячными фрезами. Производительность при радиально-осевой подаче выше, чем при осевой, за счет сокращения времени на врезание. Из-за повышенного износа зубьев червячной фрезы радиальная подача выбирается в пределах 0,7-0,9 мм/об. Этот способ рекомендуется применять там, где это необходимо по условиям обработки, например при зубофрезеровании зубчатых колес с большим наклоном линии зуба и закрытых зубчатых венцов, при зубофрезеровании двумя рабочими ходами и работе червячными фрезами большого диаметра. В обычных условиях способ с осевой подачей является более экономичным. Зубофрезерование с диагональной подачей осуществляется на специальных зубофрезерных станках, где осевая подача сочетается с тангенциальной. Фреза перемещается по диагонали параллелограмма, составленного из двух подач - осевой и тангенциальной. Зубофрезерование с диагональной подачей по сравнению с осевой улучшает сопрягаемость профилей зубьев прямозубых колес при обкате благодаря скрещиванию огибающих резов. Это особенно важно для зубчатых колес, которые в дальнейшем не подвергаются окончательной обработке (например, зубчатые колеса насосов). Уменьшается также шероховатость поверхности на профилях зубьев. Существенно повышается период стойкости червячных фрез из-за более равномерного износа зубьев по всей рабочей длине фрезы. Этот способ целесообразно применять для обработки колес с широкими зубчатыми венцами, пакета колес или колес с повышенной твердостью, когда необходимо иметь большой период стойкости инструмента в процессе обработки. При диагональном зубофрезеровании экономически оправдано применять длинные и точные червячные фрезы. Зубофрезерование с переменной осевой подачей основано на увеличении подачи при входе и выходе червячной фрезы из заготовки. Фрезерование зубчатого колеса начинается на максимальной подаче, затем она постепенно уменьшается до постоянной величины. На постоянной подаче станок продолжает работать до начала выхода фрезы из заготовки. В этот момент подача снова автоматически повышается до установленного максимального значения. Увеличение подачи вызывает увеличение шероховатости поверхности на зубьях, поэтому этот способ применяют для зубчатых колес до т=5 мм под последующие чистовые операции - шевингование или шлифование, а также в случае нарезания зубчатых колес с большим углом наклона линии зуба, где путь врезания достаточно велик. Зубофрезерование с переменной осевой подачей позволяет повысить производительность на 20-35 %. Сущность метода зубофрезерования за два рабочих хода состоит в том, что первый и второй рабочие ходы осуществляются последовательно, за один установ заготовки, причем второй рабочий ход производится при минимальном припуске - глубина резания составляет 0,5-1,0 мм. Первый рабочий ход, как правило, производят на попутной подаче, второй - на встречной. Из-за малого припуска при втором рабочем ходе скорость резания и осевая подача выше, чем при первом. При зубофрезеровании за два рабочих хода, которое применяют для колес с модулем свыше 4 мм помимо повышения производительности достигается высокая стабильная точность параметров зубьев, особенно по направлению зуба, создаются благоприятные условия для автоматизации процесса зубофрезерования, увеличивается период стойкости инструмента и производительность на последующей операции зубошевингования. По направлению движения заготовки и вектора скорости резания, зубофрезерование делится на 2 вида: 1.Встречное - при встречном зубофрезеровании срезаемая стружка имеет форму запятой, в начале ее толщина минимальная, а в конце - максимальная. При этом режущие кромки, особенно когда они затуплены. В начале врезания не режут, а скользят по поверхности, уплотняют ее, сами подвергаются повышенному износу. Условия резания значительно затруднен. Преимущества Нагрузка на станок более плавная и не зависимо какую поверхность имеет заготовка процесс резания идет мягко и равномерно Упрочнение обработанной поверхности за счет деформации металла Недостатки встречного фрезерования Силы резания направлены на то, чтобы оторвать заготовку от приспособления и этот факт требует надежное ее крепление в базовом приспособлении Значительный и быстрый износ режущего инструмента, что в свою очередь не позволяет работать с применением высоких режимов резания Плохое удаление стружки. Она вылетает перед фрезой и может попасть в зону резания, что приведет к царапинам по обработанной поверхности Попутное - при попутном зубофрезеровании наоборот, толщина стружки в начале резания максимальная, а в конце - минимальная. В этом случае незначительное скольжение в начале резания создает более благоприятные условия резания. Станок менее нагружен и работает более спокойно. Период стойкости инструмента повышается на 10-30 %, достигается хорошая (матовая) поверхность, уменьшаются выхваты на профилях зубьев, возможные при встречном зубофрезеровании, образуется меньше заусенцев на торцах. Особенно эффективно попутное фрезерование при обработке вязких материалов. При обработке чугуна оно не имеет преимуществ. При попутной подаче винт с гайкой для перемещения суппорта с фрезой практически не должен иметь зазора. Преимущества попутного фрезерования: Благодаря тому, что силы резания которые возникают при попутном фрезеровании направлены в направлении заготовки ее прижимает к зажимному приспособлению и по этому нет необходимости применять хитроумные зажимные устройства и лишать заготовку всех степеней свободы. Стойкость фрезы гораздо выше чем при встречном фрезеровании так как износ зубьев инструмента по задним поверхностям менее значительный и идет равномерно Качество поверхностей имеет хорошую шероховатость за счет плавной деформации снимаемого припуска металла Удобное направление схода стружки. Она остается позади режущего инструмента и легко удаляется. Недостатки попутного фрезерования: Наверное самый основной недостаток это невозможность использования данного способа при обработке заготовок с грубыми необработанными поверхностями (поковки, литье, штамповки). Это связано с тем, что различные твердые включения которые содержаться в корке могут сильно износить инструмент или даже привести к его поломке. Так как зубья фрезы работают при ударной нагрузке то необходимо, чтобы приспособление было жестко и надежно закреплено на станке. Да и сам станок должен быть достаточно жестким. В механизмах перемещения стола должны отсутствовать зазоры для исключения появления вибраций. 2.2. Типовые погрешности при зубофрезеровании. Типовые погрешности при зубофрезеровании. Отклонение профиля зубьев и шага зацепления, непрямолинейность контактной линии косозубых колес. Вероятные причины появления таких погрешностей при обработке прямых и косых зубьев - непрямолинейность и отклонение угла профиля зубьев фрезы, неточность шага витка, нерадиальность передней поверхности, отклонение хода винтовых канавок, накопленная погрешность окружного шага зубьев фрезы при заточке; радиальное биение фрезы на станке; осевое биение фрезерного шпинделя, циклическая погрешность червяка делительной пары стола (рабочего шпинделя). Местные отклонения профиля у головки или ножки зубьевили контактной линии косозубых колес. Вероятные причины появления погрешностей при обработке зубьев - недостаточная длина нарезанной части фрезы (для образования полного профиля); одностороннее смещение червячной фрезы относительно осевой плоскости колеса; увеличенный радиус закругления головок зубьев фрезы. Разность окружных шагов зубьев Причины погрешности - местная погрешность делительного колеса, циклическая погрешность червяка делительной пары. Накопленная погрешность шага, колебание длины общей нормали Причины погрешностей - накопленная погрешность шага колеса делительной пары, эксцентриситет установки колеса на станке не влияет на длину общей нормали. Отклонение направления зубьев, симметричное по обеим сторонам, конусность зубьев. Причины погрешностей - непараллельность направления движения фрезерного суппорта относительно оси вращения колеса в его радиальной плоскости, износ режущих кромок зубьев фрезы, изменение температуры при обработке. Отклонение направления зубьев в одну сторону по обоим профилям Вероятные причины появления погрешности при обработке прямых зубьев - непараллельность направления движения фрезерного суппорта относительно оси вращения колеса в плоскости, касательной к последнему; при обработке косых зубьев - неправильность настройки гитары дифференциала; погрешность шага ходового винта суппорта, циклическая погрешность делительной пары стола; непараллельность направления движения фрезерного суппорта относительно оси вращения колеса в плоскости, касательной к последнему. Неточность угла установки фрезерного суппорта. Дробленая поверхность, следы вибрации на нарезаемых зубьях. Причины погрешности - большие зазоры в заднем подшипнике, поддерживающем оправку с фрезой; большое расстояние между опорами оправки при малом ее диаметре; недостаточно жесткое крепление заготовки; малое число зубьев фрезы; затупление фрезы; зазоры подшипника, шпинделя; отсутствие смазки станка. Заметная огранка профиля нарезаемого зуба (заметна неравномерность условий резания в течение одного оборота фрезы). Причины погрешности - большое радиальное и осевое биение фрезы; малое число зубьев фрезы; большие погрешности осевого шага фрезы; погрешность осевого положения фрезы. Вид и тип режущего инструмента. Зубофрезерование осуществляется специальным инструментом – червячной модульной фрезой. Этот режущий инструмент представляет собой винт с резьбой трапецеидального профиля, с прорезанными в нем перпендикулярно витку канавками, которые образуют ряды зубчатых реек. Число прорезанных канавок соответствует числу реек. Червячные фрезы бывают черновыми, чистовыми и повышенной точности для обработки зубчатых колес 7-й степени точности. Основными геометрическими параметрами фрезы являются наружный диаметр зубчатого колеса и модуль. Значения модуля являются стандартными. В машиностроении используются следующие значения модуля, мм: 0.8; 1.0; 1.25; 1.5; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0; 6.0; 8.0; 10.0… В зависимости от вида производства и требуемой точности наиболее широкое применение имеют четыре основные группы червячных фрез: цельные фрезы со шлифованным профилем, сборные фрезы с поворотными вставными рейками, цельные затылованные фрезы с нешлифованным профилем повышенной точности и твердосплавные червячные фрезы. Цельные фрезы со шлифованным профилем применяют для обработки высокоточных цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, червячных колес, шлицев и зубчатых колес в единичном и серийном производстве. Чистовые червячные фрезы изготавляют по ГОСТ 9324-80Е. Точность изготовления червячных фрез различная. Фрезы самой высокой точности класса АА предназначены для обработки зубчатых колес 7-й степени точности (ГОСТ 1643-81 ) с модулем 1-10 мм. Цельные чистовые червячные фрезы общего назначения классов точности А , В и С используют для обработки колес с модулем 1-14 мм. Черновые червячные фрезы изготовляют с пониженной точностью, в большинстве случаев с нешлифованным профилем зубьев. Цельные фрезы с модулем примерно до 10 мм имеют небольшие длину и наружный диаметр. У фрез этой группы длина фрезы практически равна наружному диаметру. Цельные фрезы, как правило, изготовляют однозаходными. Червячные фрезы с поворотными вставными рейками применяют главным образом в условиях массового производства. Эти фрезы имеют большую длину реек (до 200 мм), количество заходов 2-3, повышенную твердость реек (HRC 66-68), ширина зуба рейки увеличена до 20--25 мм, количество реек колеблется в пределах 10-17. Наблюдается тенденция к увеличению наружного и внутреннего диаметров. Основная причина, вызвавшая создание длинных фрез, связана с увеличением времени работы фрезы на станке. В результате повышения мощности, жесткости и автоматизации современных зубофрезерных станков, а также увеличения режимов резания машинное время зубофрезерования значительно сократилось и фрезу приходится часто менять на станке. Кроме того, длинные фрезы более экономичны, чем короткие. Окончательное шлифование профиля реек производят на резьбошлифовальном станке с большими боковыми и задними углами. Шлифование осуществляется большим кругом с обеспечением высокой производительности и качества. Подогревая рабочий корпус 1 червячной фрезы, запрессовывают рейки 2 в прямоугольные пазы. Плотная посадка реек гарантирует высокую жесткость против осевого перемещения. Дополнительно рейки удерживаются боковыми крышками 3, которые запрессовываются в нагретом состоянии с натягом 0,1 мм и закрепляются винтами 4. Цельные червячные фрезы с нешлифованным профилем повышенной точности отличаются от шлифованных тем, что после закалки профиль зубьев не подвергается механической обработке. Их точность по сравнению с фрезами со шлифованным профилем ниже и соответствует классу В. Фрезы с нешлифованным профилем по сравнению с цельными фрезами со шлифованным профилем имеют большее число переточек, большие задние и боковые углы, которые обеспечивают повышенный период стойкости, и более низкую стоимость. За последние годы наметилось новое направление при изготовлении фрез с нешлифованным профилем. С целью повышения их точности до класса А профиль зубьев фрезы после термообработки подвергают электроискровой обработке. Цельные фрезы, изготовленные методом электроискровой обработки, широко применяют в автомобильной промышленности под последующее шевингование. Фрезы с модулем от 1,75 до 3,5 имеют большую длину150 мм, малый наружный диаметр в пределах 65-77 мм. Шпоночный паз для передачи вращения делают в отверстии или на торце, в последнем случае внутреннее отверстие уменьшают - жесткость фрезы увеличивается. Для повышения периода стойкости на зубья фрезы наносят покрытие из нитрида титана. Твердосплавные червячные фрезы изготовляют цельными и сборными с монолитными твердосплавными рейками. У фрез с модулем свыше 10 мм твердосплавные пластины припаивают к зубу корпуса фрезы. Из-за частых выкрашиваний режущих кромок, высокой стоимости и практически отсутствия специальных зубофрезерных станков с высокой жесткостью и мощным приводом область применения твердосплавных фрез ограничена. Твердосплавные фрезы в основном применяют для обработки зубчатых колес из неметаллических материалов (пластмасс) и цветных металлов в часовой и приборостроительной промышленности. При обработке серого чугуна выкрошивания режущих кромок не наблюдается, поэтому ряд ведущих автомобильных заводов применяют эти фрезы в серийном производстве. Твердосплавные фрезы применяют и для обработки стальных зубчатых колес малого модуля 1-2,5 мм. Эти колеса нарезают на специальных зубофрезерных станках при скорости резания 200-300 м/мин. Большой отрицательный передний угол на зубьях фрезы обеспечивает равномерное резание при большой подаче с минимальным усилием резания и отсутствием ударов и вибраций. Эти фрезы снимают небольшой припуск с боковой стороны зуба (0,1-0,4) , не касаясь дна впадины, что способствует получению высокого качества шероховатости боковых поверхностей зубьев колеса (Ra = 1—2 мкм). Большой период стойкости фрезы позволяет окончательно обрабатывать зубчатые колеса большого диаметра без промежуточной ее заточки с обеспечением высокого качества. Многозаходные червячные фрезы применяют для повышения производительности станка при зубофрезеровании. Чтобы рационально использовать преимущества многозаходных фрез, необходимо соблюдение определенных условий. Однозаходная червячная фреза имеет только одну винтовую линию (виток), навитую на наружную цилиндрическую поверхность. За один оборот такой фрезы обрабатываемое зубчатое колесо повернется на один зуб. Двухзаходная червячная фреза имеет две винтовые линии, навитые на наружную цилиндрическую поверхность. За один оборот фрезы колесо повернется на два зуба и т. д. Таким образом, при зубофрезеровании многозаходными фрезами заготовка вращается быстрее по отношению к фрезе в прямой зависимости от числа заходов. Это является главным преимуществом многозаходного зубофрезерования. Время фрезерования двухзаходной фрезой вдвое меньше, чем однозаходной. Однако при работе двухзаходной фрезой сечение срезаемой стружки больше, чем однозаходной. Например, 12-зубая однозаходная фреза при работе по методу обката формирует профиль зуба колеса 12 резами, двухзаходная - 6, а трехзаходная - только 4 резами. Следовательно, сечение стружки у многозаходных фрез увеличивается, профиль зубьев колеса становится менее точным. Вот почему приходится несколько уменьшать величину подачи при работе многозаходными фрезами. При переходе с однозаходных фрез на двухзаходные производительность увеличивается на 40-50 %, а трехзаходных - на 60-70 %. Кроме того, при применении многозаходных фрез число зубьев колеса не должно быть кратным числу заходов фрезы. Ошибки в заходности фрезы вызывают погрешность в шаге определенных зубьев колеса во время зубофрезерования, устранить которые на последующих операциях затруднительно. У однозаходной фрезы все зубья колеса образуются одним заходом, следовательно, ошибки фрезы влияют на все зубья одинаково. Когда отношение числа зубьев колеса к числу заходов фрезы выражено целым числом, например при нарезании зубчатого колеса с числом зубьев 22 двухзаходной фрезой, то каждый из заходов фрезы нарезают только определенные впадины зубьев, четные или нечетные при каждом обороте заготовки. Поэтому ошибки шага и профиля между заходами фрезы будут переданы определенным зубьям вовремя зубофрезерования. Следующим важным условием является отношение между числом заходов фрезы и числом стружечных канавок, которое не должно быть кратным. Для уменьшения погрешности профиля зубьев колеса при фрезеровании многозаходными фрезами необходимо, чтобы эти фрезы имели больше стружечных канавок. Чтобы при этом не уменьшилась эффективная ширина зуба фрезы, следует увеличить наружный диаметр. В связи с созданием новых, более жестких зубофрезерных станков применение многозаходных фрез с каждым годом возрастает. В большинстве случаев многозаходные фрезы применяют при предварительном зубофрезеровании под последующее шевингование или шлифование. При чистовом нарезании многозаходные фрезы используют там, где точность является второстепенным условием, например для обработки звездочек, зубчатых венцов маховика и т. д. При выборе параметров червячной фрезы необходимо учитывать ряд факторов. Преимущества большого диаметра фрезы: возможно большее число зубьев и меньшая нагрузка на зубья фрезы, что позволяет повысить производительность станка, более высокая точность огибающих резов. Преимущества малого диаметра фрезы: небольшие длина врезания и путь перебега фрезы, а также более высокая частота вращения фрезы повышают производительность и уменьшают нагрузку на станок. При обработке зубчатых колес в массовом и крупносерийном производстве экономично применять длинные червячные фрезы, они имеют большой срок службы. В мелкосерийном производстве из-за более низкой стоимости применяют короткие фрезы. При нарезании зубчатых колес с углом наклона зубьев свыше 20° целесообразно применять фрезы с заборным конусом. Такие фрезы уменьшают путь врезания, работают без передвижки в одном положении. Угол заборного конуса выбирают так, чтобы все его зубья участвовали в резании. На какой стороне фрезы должна быть выполнена заборная часть, зависит от направления подъема винтовой линии фрезы, направления линии зуба колеса, способа фрезерования (с попутной или встречной подачей). Косозубые колеса с правым направлением линии зуба предпочтительнее нарезать правозаходными червячными фрезами, а с левым направлением - левозаходными фрезами. Особенно большое значение для повышения эффективного использования червячной фрезы имеет устройство для автоматического перемещения ее вдоль оси. В процессе резания зубья фрезы снимают различную по величине стружку в зависимости от ее положения относительно оси обрабатываемого колеса. Одни зубья снимают большой слой металла, другие небольшой, а многие вообще не участвуют в резании. Зубья нагружены по-разному, поэтому износ их также различен. Более нагруженные режущие кромки зубьев имеют большой износ. В процессе заточки в один размер сошлифовываются как изношенные зубья, так и те, которые не участвовали в резании. Чтобы устранить этот недостаток (полностью использовать все зубья фрезы), разработано устройство для автоматического перемещения фрезы. Фреза периодически перемещается вдоль оси на определенную величину после обработки одного колеса, пакета или партии зубчатых колес. Основные направления повышения производительности червячного зубофрезерования. Повысить производительность зубофрезерования можно за счет увеличения скоростей главного движения резания и движения подачи, уменьшения длины рабочего хода фрезы, увеличение числа его заходов. 1. Возможности увеличения скорости главного движения резания. Универсальным средством повышения скорости главного движения резания является улучшение свойств инструментальных материалов. Для червячных фрез это направление может быть реализовано за счет применения высококачественных быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Практически используется только первое направление. Червячные фрезы изготавливают из сталей, легированных молибденом, кобальтом, ванадием (Р6М5К5, Р6К10, Р9М4К8, Р9К5, Р8М3К6С и т.д.), эксплуатируются при скоростях главного движения 70 м/мин, что в 2 раза выше по сравнению с обычной быстрорежущей сталью (Р6М5, Р9). Что же касается оснащения червячных фрез твердым сплавом, то это направление не нашло широкого применения по ряды причин, основными из которых являются: - трудности, связанные с изготовлением и заточкой таких фрез, - большинство серийных зубофрезерных станков не рассчитаны на скорости главного движения, при которых работает твердый сплав, - твердый сплав обладает значительно меньшей прочностью, чем быстрорежущая сталь, что может привести к выкрашиванию режущих кромок в процессе его эксплуатации, - стоимость фрез. 2. Возможность уменьшения длины рабочего хода фрезы При обработке штучных заготовок весьма значительными могут быть затраты на врезание инструмента, в таких случаях рекомендуется осуществлять обработку комбинированным движением подачи: радиальным – для врезания и продольным – для основной обработки. Длина рабочего хода при таком цикле обработки не зависит от диаметра инструмента, что является весьма важным при использовании червячных фрез большого диаметра. Применение червячных фрез большого диаметра при сравнительно малой ширине зубчатого венца дает возможность осуществлять обработку без продольной подачи, т.е. использовать принцип наикратчайшего рабочего хода. Однако, при работе без продольной подачи по дну впадины и на боковых сторонах зубьев образуется вогнутость, что позволяет использовать данный способ лишь для изготовления колес невысокой степени точности или для предварительной обработки, например, под последующее шевингование зубьев. Уменьшение длины рабочего хода в расчете на одну заготовку достигается также при обработке зубчатых колес «пакетом». 3. Увеличение числа заходов фрезы с целью повышения производительности Для повышения производительности зубофрезерования можно использовать многозаходные фрезы. Однако, при этом следует учитывать неизбежность увеличения огранки профиля зуба колеса и тенденцию к снижению точности обработки вследствие уменьшения числа резов при профилировании боковой стороны зубьев. Увеличивая диаметр фрезы и соответственно число её зубьев, можно компенсировать этот недостаток, но увеличение диаметра инструмента снижает производительность. Однако, следует учитывать, что снижение производительности за счет увеличения диаметра фрезы протекает медленнее, чем увеличение производительности за счет увеличения числа заходов, поэтому червячные многозаходные фрезы большого диаметра следует считать весьа прогрессивным инструментом. При его использовании целесообразно принять меры по повышению производительности за счет снижения длины пути врезания. Для этого можно применить схему обработки с радиальным врезанием, либо (для предварительной обработки узковенцовых колес) работать лишь с одним радиальным движением подачи. При использовании многозаходных фрез необходимо учитывать ограничения, связанные с делительной червячной парой станка: увеличение числа заходов сопровождается соответствующим увеличением числа оборотов делительного червяка, что приводит к повышенному износу зубьев червячного колеса и потере его точности. Особенно это сказывается при обработке колес с малым числом зубьев. Повышение производительности зубофрезерования при использовании фрез с нестандартной геометрией режущей части При обработке колес стандартным инструментом нагрузка, приходящаяся на различные зубья фрезы оказывается весьма неравномерной. Наибольшая нагрузка приходится на зубья, вступающие в резания первыми, поскольку они работают по целому металлу. Последующие зубья фрезы оказываются менее нагруженными, т.к. работают по части спрофилированной впадине. Повышенная нагрузка на первые, вступающие в работу, зубья фрезы обуславливает необходимость снижения скорости подачи инструмента, т.к. в противном случае период стойкости фрезы резко сократится. Следовательно, повышение производительности зубофрезерования можно обеспечить за счет рационального распределения нагрузки на зубья фрезы, позволяющего существенно увеличить скорость радиальной (  ) и осевой ( ) подачи инструмента. С этой целью применяют фрезы с измененной формой образующей заходной части. Наиболее простым технологическим решением является изготовление фрез с конической заходной частью, аналогично той, которая имеется у метчиков.У такой фрезы первые вступающие в работу зубья будут иметь несколько меньшую высоту профиля, что снизит приходящуюся на них нагрузку. Использование таких фрез особенно эффективно при обработке крупномодульных колес с большим числом зубьев, когда угол перекрытия в станочном зацеплении сравнительно велик и зона контакта фрезы с заготовкой возрастает. Использование фрез с измененной формы образующей для обработки колес малого и среднего модулей со сравнительно небольшим числом зубьев нецелесообразно, поскольку небольшой эффект повышения производительности не перекроет затрат, связанных с расчетом, изготовлением и эксплуатацией таких фрез. Следует к тому же учитывать, что фрезы с измененной формой образующей заходной части являются фактически фрезами определенной установки и не позволяют осуществлять перемещение инструмента вдоль его оси для повышения периода стойкости. 4.1. Возможности повышения эксплуатационных характеристик процесса червячного зубофрезерования. Одним из основных эксплуатационных показателей любого процесса резания является стойкость инструмента. Особенно этот показатель важен в том случае, когда эксплуатируется дорогостоящий инструмент, в частности, червячная фреза. Помимо известных способов повышения стойкости (улучшение инструментальных материалов, назначение рациональных режимов резания, рациональная геометрия режущей части, обильное охлаждение и т.п.) разработаны специальные приемы повышения стойкости червячных фрез. Наибольшее распространение получили такие приемы как диагональное зубофрезерование и использование червячных фрез с прогрессивной схемой резания. При диагональном зубофрезеровании одновременно с перемещением фрезерного суппорта параллельно оси заготовки осуществляется перемещение фрезы вдоль своей оси. Совмещение двух подач позволяет непрерывно обновлять режущие лезвия и изменять их загрузку. Это дает возможность выровнять нагрузку, приходящуюся на единицу длины режущего периметра. А в итоге добиться значительного увеличения суммарного периода стойкости инструмента. Дополнительное перемещение фрезы вдоль своей оси учитывается соответствующей настройкой гитары дифференциала станка. Аналогичный эффект повышения стойкости червячных фрез можно получить при дискретном (шаговом) перемещении фрезы вдоль ее оси. Для более полного использования эффекта шагового или непрерывного (диагонального) перемещения фрезы она делается обычно несколько больше той длины, которая рекомендуется стандартами. Использование червячных фрез с прогрессивной схемой резания позволяет распределить нагрузку на боковые и вершинные режущие кромки, таким образом, чтобы исключить появление стружек шевронной формы. Схема фрезерования впадины зубчатого колеса червячной фрезой характеризуется тем, что на определенном этапе работает одновременно обе боковые и вершинные режущие кромки. При этом образуется стружка шевронной формы. Образование и сход такой стружки затруднены вследствие того, что в местах перехода режущих кромок (на уголках) образуются встречные потоки срезаемого металла. Это приводит к интенсивному износу уголков и прилегающих к ним участков режущих кромок. Червячные фрезы с прогрессивной схемой резания делаются таким образом, что чередующиеся друг за другом зубья витка имеют стандартную форму и заужены по боковым сторонам с увеличением высоты, либо зубья, выполненные с разводом 5. Зубофрезерные станки и их основные технические характеристики. Согласно принятой в отечественном станкостроении классификации металлорежущих станков каждая модель станка обозначается шифром, состоящим из нескольких цифр в сочетании с буквами. Первая цифра шифра обозначает группу, к которой относится станок. Так, зубообрабатывающие станки Относятся к 5-й группе, поэтому первой цифрой в шифре зубообрабатывающих станков является цифра 5. Вторая цифра в шифре станка характеризует его тип. Группа зубообрабатывающих станков подразделяется на девять типов: 1 - зубодолбежные и зубострогальные станки для обработки цилиндрических колес; 2 - зубострогальные и зуборезные станки для конических колес; 3 - зубофрезерные станки для цилиндрических и червячных колес; 4 - зубофрезерные станки для червячных колес; 5 - станки для обработки торцов зубьев (зубозакругляющие, зубофасочные); 6 - резьбообрабатывающие станки (для обработки червяков); 7-зубоотделочные (шевинговальные, зубопритирочные), контрольно-обкатные и обкатные станки; 8 - зубошлифовальные станки; 9 - зубохонинговальные и другие зубообрабатывающие станки. Буква, стоящая после первой цифры шифра, указывает на то, что данная модель станка модернизирована. Последняя буква шифра обозначает, что данная модель является модернизацией базовой модели и имеет специальные изменения для выполнения определенных работ. В зависимости от уровня точности нарезаемых зубчатых колес станки разделены на следующие классы точности: Н - нормальной точности; П - повышенной точности; В - высокой точности; А - особо высокой точности; С - особо точный. Цилиндрические зубчатые колеса можно изготовлять 6-8-й степени точности - на станках нормальной точности, 3-4-й степени - на станках повышенной точности, червячные колеса - на станках свыше З-й степени точности. Зубофрезерные станки выпускают двух типов: универсальные и продукционные. Универсальные станки имеют широкие технологические возможности, при небольшой специализации на них можно изготовлять зубчатые колеса с конусными и бочкообразными зубьями и червячные колеса. Эти станки в основном используют в мелкосерийном и серийном производстве. Для сокращения времени на наладку современные зубофрезерные станки изготавляют с ЧПУ (числовым программным управлением). Продукционные станки используют для работы в крупносерийном и массовом производстве. Современные станки этой группы имеют высокую статическую и динамическую жесткость за счет повышенной массы (1 ,21,5 Т на модуль), точную и короткую кинематическую цепь, повышенную мощность главного электродвигателя (1,8-2,5 кВт на модуль). У этих станков длинные и широкие направляющие, гидростатические подшипники в ответственных узлах, шариковые винты с гайкой для осуществления подач, большая длина осевого перемещения фрезы (160-180 мм), обильное охлаждение (200400 л/мин), хорошие условия отвода теплоты и вытяжные устройства для отвода масляного тумана, образующегося при резании. Станки позволяют работать на повышенных режимах резания: и=60-80 м/мин и подаче S0=3-6 мм/об с применением многозаходных фрез. В зависимости от расположения оси обрабатываемой детали зубофрезерные станки разделяют на станки с вертикальной и горизонтальной компоновкой. В современных станках с вертикальной компоновкой стол с заготовкой неподвижен, по горизонтальным направляющим перемещается левая стойка с червячной фрезой. Станки с неподвижным столом удобны и надежны для автоматизации и встраивания в автоматические линии. Обеспечивается высокая жесткость системы: стол, магазин, заготовка и постоянный уровень расположения заготовки при загрузке и разгрузке. Горизонтальные станки имеют две модификации. Для обработки зубчатых колес малого модуля станки имеют замкнутую рамную конструкцию с широким фрезерным суппортом, хорошую доступность зажимных элементов и инструмента. Станки удобны для автоматизации, положение заготовки при загрузке и разгрузке постоянное. Другая группа станков предназначена для нарезания зубьев и шлицев на длинных и тяжелых валах. Для удобства загрузки и разгрузки заготовки суппорт с режущим инструментом расположен сзади детали. При выборе нового зубофрезерного станка для массового производства необходимо создать резерв мощности и жесткости, выбирая станок с наибольшим модулем на 2-4 мм выше, чем модуль обрабатываемого колеса. Список литературы. Технология конструкционных материалов. Учебник дл Т38 машиностроительных специальностей вузов/А. М, Дальский И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др.; Под общ. pe i А. М. Дальского, —2-е изд., перераб. и доп. —М.: Машино строение, 1985. — 448 с., ил. Зубчатые колеса и их изготовление — М.г Машиностроение, 1983. — 264 с., ил. /Калашников С. Н., Калашников А. С. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./Под ред А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова, М.: Машиностроение, 1986. |