Дисковые и пальцевые модульные фрезы, их конструкция и особенности геометрии

№ 97

Дисковые и пальцевые модульные фрезы, их конструкция и особенности геометрии.

 

Дисковые зуборезные фрезы могут быть чистовые и черновые и использоваться для предварительного и окончательного нарезания цилиндрических колес.

Дисковая чистовая зуборезная фреза представляет собою насадную фасонную фрезу с затылованными  зубьями. Она имеет плоскую переднюю поверхность, проходящую через ось  фрезы, т. е. у этих фрез передний угол и угол наклона режущей кромки равны нулю. Подобная геометрия передней поверхности ухудшает условия резания. Однако в этом случае не возникают в результате переточек фрезы погрешности в профиле зуба колеса и упрощается проектирование инструмента.

Задняя поверхность  дисковых зуборезных фрез создается радиальным затылованием по Архимедовой спирали. Величина заднего угла на вершине принимается равной 10—15°. В этом случае на боковых кромках зуба фрезы величины задних углов снижаются до 1—2°. 
Чтобы повысить величины задних углов на боковых кромках, нужно применять наборы специальных фасонных зуборезных фрез (рисунок 97.1), у которых на кромках, обрабатывающих боковые поверхности зубьев, задние углы снижаются только до 5—6°.

При нарезании крупномодульных  зубчатых колес наибольший удельный вес по трудоемкости приходится на долю черновой обработки. В этом случае целесообразно применять черновые дисковые зуборезные фрезы, которые могут проектироваться как фасонные фрезы с затылованными зубьями. Однако в отличие от чистовых фрез они имеют передний угол, равный 10°.Применяются также затылованные дисковые зуборезные фрезы с разнонаправленными зубьями, у которых создаются положительные передние углы и на боковых кромках, что обеспечивает повышение стойкости инструмента. Для дробления стружки на режущей части фрезы выполняют канавки для стружкоразделения. Канавки располагают в шахматном порядке на задних поверхностях зубьев фрезы.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 97.1 Набор фасонных зуборезных фрез

 

 

Черновые затылованные дисковые фрезы с фасонной режущей кромкой, соответствующей профилю обрабатываемого зуба, сложны в изготовлении и проектировании и имеют незначительные задние углы на боковых кромках, что снижает их режущие свойства. Поэтому большое распространение при предварительной обработке крупномодульных зубчатых колес получили фрезы с острозаточенными зубьями, имеющими трапецеидальный профиль (рисунок 97.2).  

 

 

 

 

 

 

Рисунок 97.2 Черновая дисковая зуборезная фреза

Такая конструкция фрезы позволяет создать не только на вершинных, но и на боковых кромках целесообразные задние углы порядка 8—10°.

 

 

Рисунок 97.3 Схема нарезания  колес набором из трех фрез

 

Угол профиля зуба рассматриваемой фрезы принимается равным 40—35°. Профиль с углом в 35° обеспечивает более рациональное расположение припуска для чистовой обработки, так как позволяет уменьшить припуск во впадине зуба и за этот счет облегчить работу чистовой фрезы.

С целью увеличения производительности и получения более равномерного по профилю зуба припуска для чистовой обработки предварительное нарезание колес ведется набором фрез 1, 2, 3 (рисунок 97.3).

Это позволяет применять  форсированные режимы, так как  нагрузка на каждую из фрез набора соответственно уменьшается.

Дисковые зуборезные фасонные фрезы большого модуля в силу их значительных размеров выполняются сборными.

В процессе резания (когда  приходится за один проход снимать  слой металла толщиной до 60 мм) на фрезу  действуют очень большие усилия. Поэтому крепление ножей должно быть прочным и надежным. Способы крепления ножей самые разнообразные. Используются фрезы со вставными ножами, имеющими клиновидную форму в двух направлениях и рифления с приваренными и припаянными зубьями, а также с наплавленными зубьями.

Для каждого числа зубьев по расположению и кривизне эвольвенты следует применять соответствующую дисковую фрезу, но практически это неприемлемо. Установлены комплекты дисковых фрез, в которых каждая фреза данного модуля может быть использована в определенном интервале чисел зубьев, причем профиль зуба фрезы данного комплекта соответствует наименьшему числу зубьев колеса в данном интервале.

По ГОСТу 10996—64 принято  три комплекта дисковых модульных фрез в 8, 15, 26 шт. Комплект из 8 шт. применяется для колес с модулем до 8 мм, комплект из 15 шт. — для колес с модулем 9—16 мм и комплект из 26 фрез — для колес с модулем свыше 16 мм. Для нарезания прямозубых колес фрезы выбирают, исходя из действительного числа зубьев, а для нарезания косозубых колес учитывают приведенное число зубьев.

Фрезы изготовляются  из сталей Р18 и Р9 цельными, а для  больших модулей — сборными, при этом корпуса делаются из сталей 40Х, 45 и др.

Твердосплавные дисковые фрезы сборной конструкции часто  используются для черновой обработки  зубьев средних и крупных модулей; они позволяют снизить машинное время обработки в 2—2,5 раза. Однако широкого распространения эти фрезы еще не получили. Для них используются специальные станки (ЕЗ-11, ЕЗ-28). Основное условие использования твердосплавных фрез: наличие мощного, жесткого и быстроходного станка, так как работа выполняется на высоких режимах резания.

 

Пальцевые фасонные зуборезные фрезы  применяются при нарезании зубчатых колес больших модулей. Пальцевая  фреза (рисунок 97.4) представляет собой  тело вращения с режущими зубьями на внешней поверхности. 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 97.4 Пальцевая  зуборезная фреза 

Пальцевая фреза закрепляется на оправке резьбой, выполненной в корпусе. Точная установка на оправке достигается внутренней цилиндрической выточкой и торцом или наружным цилиндрическим направляющим буртиком и торцом. Для навертывания фрезы на оправку предусмотрены лыски под ключ.

При обработке прямозубых цилиндрических зубчатых колес профиль  исходного тела вращения фрезы представляет собой профиль впадины зубчатого колеса. Число зубьев обычно принимается четным и равным 2—8 для фрез диаметром 40—220 мм.

Пальцевые модульные  фрезы изготовляются с затылованными  зубьями. Они имеют плоскую переднюю поверхность, проходящую через ось  фрезы, по которой и перетачиваются в процессе эксплуатации. С целью получения благоприятных задних углов на протяжении всей режущей кромки применяют затылование пальцевых фрез под утлом 10—15° к оси. При заточке таких фрез по передней плоскости размеры профиля искажаются и после нескольких переточек фреза не обеспечивает обработку зубчатых колес необходимой точности.

Для предварительного нарезания  зубчатых колес применяют черновые пальцевые зуборезные фрезы. Черновые фрезы могут проектироваться  с затылованными зубьями с  фасонным профилем и мало отличаются по конструкции от чистовых. Они снабжены на режущих зубьях стружкоразделительными канавками, расположенными в шахматном порядке. Стружкоразделительные канавки выполняются с шагом от 5 до 30 мм, шириной 2—4 мм. Для улучшения условий резания канавки у черновых фрез рекомендуется делать не прямыми, а винтовыми с углом наклона 8—15° и передним углом 5—10°.

Одним из недостатков  рассматриваемой конструкции пальцевой  фрезы является ее фасонный профиль, что затрудняет их выполнение с остроконечными зубьями, перетачиваемыми по задней поверхности.

Повышение производительности при черновом нарезании зубьев можно  получить за счет применения черновых пальцевых фрез с прямолинейным  профилем. Эти фрезы изготовляются  незатылованными с целесообразными  значениями передних и задних углов, что позволяет значительно повысить режимы резания и поднять стойкость инструмента.

Обработка режущими инструментами зубчатых колес больших модулей связана с превращением значительного объема материала заготовки в стружку. Так, при нарезании зубьев на колесе диаметром 10 м инструмент срезает с заготовки 2,5 m металла, затрачивая на это около 300 ч.

С целью уменьшения объема металла, превращаемого в стружку, при обработке крупногабаритных колес применяют предварительное  прорезание впадины двумя тонкими трехсторонними дисковыми фрезами. В этом случае только небольшая часть металла впадины зуба зубчатого колеса превращается в стружку и этим обеспечивается значительное повышение производительности труда.

 

 

№123

Методика назначения режимов резания при шлифовании.

 

Уровень выбранных режимов  резания определяет интенсивность  протекания технологического процесса во времени, его динамическую напряженность и надежность.

Элементы режимов резания (t, B, S, V…) являются основой для расчета  усилий  резания, используемых при проектировании режущих инструментов и приспособлений. Расчетные уровни крутящего момента М_к  и эффективной мощности резания N_е  необходимы для проверки соответствия выбранного технологического оборудования по М _к и N.

Выбранные режимы определяют также время и стоимость обработки, ресурс инструментов и характеристики потока их износовых отказов.

 

Рисунок 123.1. Схемы обработки  заготовок на круглошлифовальных станках

 

Методы  назначения режимов резания.

В настоящее время  получили распространение 3 метода выбора режимов резания:

1. Нормативный (табличный), при котором режимы  выбираются  из соответствующих нормативов  с учетом условий. Достоинство метода – простота. Недостатки: приближенность и неоптимальность результата.

2. Автоматизированный на основе ЭВМ. В данном случае ЭВМ работает в режиме автоматизированного справочника с кодированной нормативной базой данных.

Достоинство – сокращение времени по назначению режимов, недостатки первого метода.

3. Автоматизированный  с оптимизацией.

В данном случае с учетом большого количества факторов определяются режимы резания, обеспечивающие минимальную  трудоемкость (стоимость) операций и  гарантирующих требуемое качество обработки.

Широкое применение метода сдерживается отсутствием развитого программного обеспечения.

Определение рационального  режима резания заготовки на металлорежущих станках является важным этапом проектирования технологических процессов.

Это сложная технико - экономическая задача, которую решают путем выбора режимов резания по справочникам или расчетным способом.

До расчета режима резания необходимо определить:

– форму, размеры и  характеристику абразивного круга;

– припуск на обработку.

Затем проводится расчет режима резания, который включает определение:

– глубины резания (поперечной подачи) – t (sпoп), мм/2х;

– скорости вращения детали – vд, м/мин;

– продольной подачи – sпр, мм/об, и sпр. мин, м/мин;

– скорости вращения абразивного  круга – vк, м/с.

Далее проводится проверка выбранного режима резания:

– по мощности привода шлифовальной бабки станка;

– по условию бесприжогового шлифования.

На основании назначенного режима резания определяют основное, штучное и штучно - калькуляционное время, количество станков, коэффициенты основного времени и использования станка по мощности.

Определение формы, размеров и характеристики круга.

Форма и размеры абразивного  круга принимаются по паспортным данным круглошлифовального станка соответствующей модели.

Характеристика абразивного  круга выбирается в зависимости от способа шлифования, требуемой шероховатости, материала делали и вида детали (наличия галтелей).

Определение припуска на обработку.

В зависимости от требуемых  квалитета (точности) и шероховатости  поверхности шлифование может производиться  за один, два и более переходов. Часто обработку ведут за два перехода – черновой и чистовой. При этом для обработки предпочтительнее выбирать абразивный круг одной марки. В случае выбора двух разных кругов потребуется наличие двух станков, так как на шлифовальных станках не производят смену кругов.

Определение глубины  резания (поперечной подачи).

Глубина резания t при круглом наружном шлифовании с продольной подачей (рисунок 123.1 а) численно равна поперечной подаче на ход стола или на двойной ход – sпoп, мм/ход, или sпoп, мм/2 ход, а при круглом наружном шлифовании с поперечной подачей (рисунок 123.1б) равна подаче на оборот детали – sпоп, мм/об.

Предпочтительнее применять  поперечную подачу на двойной ход. Это  вызвано тем, что при такой подаче толщина стружки увеличивается, а потребная мощность резания, затрачиваемая на ее деформацию, уменьшается.

При шлифовании с продольной подачей на двойной ход рекомендуется 

поперечная подача:

– при черновом переходе sпon1 = 0,020...0,050 мм/2ход;

– при чистовом переходе sпon2 = 0,010...0,030 мм/2ход.

При шлифовании с продольной подачей на каждый ход поперечная подача уменьшается в два раза.

При шлифовании с поперечной подачей:

– при черновом переходе sпоп1 = 0,0025....0,075 мм/об;

– при чистовом переходе sпоп2 = 0,001...0,005 мм/об.

Поперечную подачу круга  необходимо брать кратной делению лимба перемещения шлифовальной бабки по паспортным данным станка.

Определение продольной подачи.

Продольная подача sпр – это продольное перемещение обрабатываемой детали (реже круга) в миллиметрах за один оборот детали, мм/об. Продольную подачу берут в долях от ширины В абразивного круга:

– при черновом переходе s_пр1 = (0,3...0,7) В мм/об;

– при чистовом переходе s_пр2 = (0,2…0,4) В мм/об,

где В – ширина круга, мм.

Продольная подача на станке (s _{пр. мин}) определяется скоростью перемещении стола в м/мин и рассчитывается по формуле:

где n_д – частота вращения детали, мин^-1.

Если скорость продольной подачи (перемещения) стола s_ст меньше расчетной продольной подачи s _{пр. мин,} т.е. s _{пр. мин} > s_ст, необходимо уменьшить частоту вращения n_д или продольную подачу s_пр.