ДЕЯКІ ВІДОМОСТІ ПРО ТЕХНОЛОГІЧНОМУ ПРОЦЕСІ нарізування коліс черв'ячних фрез
Схеми фрезерування.
Зубофрезерування, як і інші види фрезерування, можна здійснити за схемою зустрічного або попутного фрезерування.
При зустрічному фрезеруванні напрямок швидкості різання протилежно (зустрічно) напрямку подачі заготовки (рис. 24, а). Подача здійснюється зверху вниз. Зуб фрези на початку різання зрізає тонку стружку, найбільша її товщина досягається при виході зуба фрези з заготовки.
При попутному фрезеруванні. напрямок швидкості різання збігається (попутно) з напрямком подачі заготовки (рис. 24, б). Подача здійснюється від низу до верху. Зуб фрези починає зрізати стружку при найбільшій її товщині.
В сучасних зубофрезерних верстатах передбачається можливість попутного фрезерування, що дозволяє підвищити швидкість різання на 20-25%, збільшити стійкість фрези, більш рівномірно навантажуючи її зуби, і зменшити шорсткість поверхні нарізаються зубів.
РНС. 24. Схеми зубофрезерования:
а - зустрічне; 6 - попутне; 1 - подача фрези; 2 - напрямок швидкості різання
Діагональне зубофрезерування.
Діагональне зубофрезерування полягає в тому, що для забезпечення більш рівномірного зносу фрези уздовж зубів і підвищення її стійкості поряд з вертикальною подачею фреза має періодичну або безперервну осьову подачу. Для цього зубофрезерні верстати оснащують відповідними механізмами. На верстатах мод. 5К32 можна здійснити діагональне нарізування прямозубих коліс додаткової налаштуванням гітари осьової подачі фрези і диференціала. Більш детально цей метод описаний в різних роботах; наприклад, Лоскутов В. В. Ничков А. Г. Зубооброблювальні верстати. М. Машинобудування, 1978.
Якість обробки.
При нарізанні коліс черв'ячними фрезами на зубофрезерних верстатах загального призначення без додаткової обробки можуть бути досягнуті 6-7-я ступеня точності (по ГОСТ 1643-81) за умови застосування прецизійних фрез, особливо точної установки фрези і деталі. При роботі в звичайних умовах досягаються 8-9-я ступеня точності по ГОСТ 1643-81.
Причини похибок коліс при нарізанні на зубофрезерних верстатах наведені в табл. 15.
15. Джерела похибок зубчастих коліс при нарізанні їх на зубофрезерних верстатах
Примітки: 1. Вплив точності установки інструменту і заготовки не враховано.
2. Знак «+» означає, що похибка верстата і інструменту впливає на точність нарізається колеса за вказаною показником.
Параметр шорсткості бічних поверхонь зубів, нарізаних черв'ячної фрезою, від Rz = 10-40 мкм до Ra = 2,5-2,0 мкм (по ГОСТ 2789-73 *). Він залежить від оброблюваного матеріалу, стану інструменту і верстата, мастильно-охолоджувальної рідини, режимів різання (головним чином від подачі) і модуля. При обробці черв'ячними фрезами неминуча огранювання в результаті формування зуба колеса низкою послідовних різів і хвилястість бічній поверхні зуба з кроком, рівним подачі Sо. Огранювання і хвилястість можна визначити за графіками, наведеними на рис. 25.
Мал. 25. Номограма для розрахунку:
а - висоти огранки hг; б - висоти хвилястості hs (суцільні лінії - однозаходний інструмент; штрихові - двухзаходная інструмент)
Припуск на чистове нарізування дорівнює (0,1-0,15). У деяких випадках при виготовленні менш точних коліс з модулем до 5 мм або при обробці з подальшим Шевінгування зуби можна фрезерувати за один прохід.
При виготовленні коліс в ряді випадків чистову обробку зубів ведуть на спеціальних верстатах.
Основний час (в хв) одного проходу при нарізанні коліс черв'ячною фрезою визначають за формулою:
де В - ширина нарізається вінця, мм; l - глибина врізання фрези, мм; l1 - перебігаючи, мм; ZR - число нарізаються зубів; n - частота обертання фрези, об / хв; So - осьова подача фрези на оборот столу, мм / об; k - число заходів фрези; L - загальна довжина ходу фрезерного супорта, мм; Sm - хвилинна подача фрези, мм / хв.
Глибину врізання для прямозубих коліс визначають за формулою:
де De - діаметр фрези, мм; t - глибина фрезерування, мм.
Перебігаючи l1 для прямозубих коліс зазвичай приймають рівним 3-5 мм, для косозубих коліс l1 = Зm tg (BПі - w) + (З-5) мм. Значення глибини врізання черв'ячних фрез наведені в табл. 16.
Для зниження часу врізання рекомендується проводити не осьовий, а радіальне врізання (зближення фрези і заготовки в процесі різання до необхідної глибини фрезерування з подальшим перемиканням верстата на осьову подачу). Основний час можна визначити після призначення режимів різання.
Стійкість фрези і режими різання.
Черв'ячні фрези зношуються по задній поверхні зубів, на якій з'являється фаска зносу (рис. 26). Зношені фрези перетачівают по передній поверхні зубів, а в разі великого зносу зуби перешліфовувати по всьому профілю. Тому щоб уникнути надмірної витрати інструменту і підвищення трудомісткості переточувань знос не повинен перевищувати допустимих значень.
Мал. 26. Знос зуба черв'ячної фрези:
1 - по задній поверхні; 2 - по боковій поверхні; 3 - по передній поверхні; б - найбільша ширина фаски зносу
При чистової обробки коліс 6-го ступеня точності і точніше допускається знос не повинен перевищувати 0,05 мм.
Стійкість Т фрези - основне (машинне) час її роботи між переточуваннями - залежить від оброблюваного матеріалу і режимів різання. Якщо фактична стійкість інструменту велика, це означає, що режими різання занижені, отже, продуктивність операції занижена. При занадто малих значеннях стійкості витрата інструменту зростає через часті його переточувань, і підвищуються витрати часу на його заміну. Рекомендуються наступні значення стійкості черв'ячних фрез:
Модуль, мм. 4 б 8 12> 16 і більше
Стійкість Т, ч. 4 б 8 12 16
Під час чистового проходу заміна фрези неприпустима. Отже, стійкість фрези повинна бути не менше машинного часу, необхідного для чистової обробки одного великого колеса.
Фреза зношується нерівномірно по довжині, а частина зубів, яка не бере участі в різанні, не зношується зовсім. Тому стійкість фрези може бути підвищена за рахунок її осьових переміщень (рис. 27, табл. 18), при яких вводяться в роботу незатупленная і малозатупленная частини фрези. Відстань Л, відповідне початковій установці фрези, приймають рівним 1,4 У при нарізанні прямозубих коліс і 2 В при обробці косозубих коліс.
Мал. 27. Схема осьових переміщень черв'ячної фрези
1 - напрямок переміщення фрези.
При чистової обробки число можливих переточувань в 2-3 рази більше. Числа можливих переточувань черв'ячних фрез в залежності від модуля вказані в табл. 19.
Ці дані розраховані виходячи з того, що при переточуваннях зуб фрези може бути зрізаний на величину, рівну 0,3 окружного кроку фрези.
19. Число переточувань черв'ячних фрез
Режими різання визначають в такій послідовності: вибирають стійкість фрези, чісло4 проходів і подачу; визначають швидкість різання і частоту обертання фрези; перевіряють потужність різання і визначають основний час.
Вибір стійкості фрези. При заданому інструменті найбільший вплив на фактичну стійкість фрези надає твердість матеріалу оброблюваної заготовки, швидкість різання, подача, модуль і припуск.
З метою підвищення продуктивності операції при заданої стійкості інструменту вигідно збільшувати подачу, відповідно знижуючи швидкість різання.
Вибір числа проходів (глибини фрезерування). Повну обробку зуба слід проводити не більше ніж на два-три проходи. Якщо через недостатню потужність або жорсткості верстата доводиться виробляти два чорнових проходу, то глибину фрезерування приймають зазвичай при першому проході t = 1,4 m, при другому t = 0,8 m. При чорновому проході бажано прорізати западину майже на всю глибину (для цього необхідно застосовувати чорнову фрезу з зубами зменшеною товщини), щоб чистове фреза лише злегка працювала зовнішніми ріжучими крайками. При фрезеруванні коліс з подальшим Шевінгування або шліфуванням зазвичай застосовують обробку за один прохід.
Припуск на товщину зуба слід залишати мінімальним, щоб при чистовому проході були забезпечені необхідні точність і шорсткість поверхні зуба. Припуск вибирають в залежності від діаметра нарізається колеса, зазвичай він дорівнює (0,1-0,15) т, В деяких випадках для підвищення якості обробки коліс великих модулів зазначений припуск зрізають за два чистових проходу (після одного чорнового проходу).
При чистовому зубофрезерования крупномодульних коліс припуск можна визначити по табл. 20.
20. Глибина різання при чистовому зубонарізуванні черв'ячної фрезою
Вибір подачі. Для забезпечення більш високої продуктивності слід працювати з можливо великими подачами. При чорновому проході подача зазвичай обмежується через вібрації фрезерного супорта, що виникає при недостатній жорсткості системи верстат-деталь-фрези, а при чистовому - шорсткістю поверхні нарізаються зубів.
Залежно від жорсткості верстата (табл. 21) і модуля іарезаемого колеса, а також від матеріалу, конструкції фрези і нахилу зуба по табл. 22 можна вибрати подачу для чорнової нарізування. Для чистового нарізування подачу можна вибирати по табл. 23.
Швидкість різання визначають виходячи з раніше прийнятих значень подачі і стійкості, з урахуванням властивостей оброблюваного матеріалу, модуля колеса та інших умов роботи. У табл. 24 наведені значення швидкості різання, розрахованої за формулою
де Т - стійкість фрези, ч; Cv - коефіцієнт, що залежить головним чином від оброблюваного матеріалу (для стали 43 НВ 190 при m> = 6 Cv = 120), При m <6 показатель степени при m равен нулю.
21. Групи вертикальних зубофрезерних верстатів в порядку зростання жорсткості
22. Подання при чорновому нарізуванні коліс черв'ячними фрезами
1. Найменші значення подач приймати для Колі з малим числом зубів при врізання і нежорсткому кріпленні заготовки.
2. При роботі коригувати фрезами на жорстких верстатах значення подачі множити на коефіцієнт 1,5 - 1,8.
3. При твердості матеріалу нарізаються коліс НВ <220 поправочный коэффициент Ks1 = 1,0, при НВ <320 Ks1 = 0,7.
4. Нижче наведені поправочні коефіцієнти залежно;
від кута нахилу зуба колеса
Кут нахилу, град. 0 До 30 До 45
KS2. 1.0 0,8 0,65
від числа заходів фрези
23. Подача при чистовому нарізуванні зубів черв'ячними фрезами
За цією формулою можна визначити вплив різних чинників на стійкість інструменту. Якщо швидкість різання збільшити в 2 рази, то стійкість зменшиться приблизно в 8 разів. Якщо подачу підвищити в 2 рази, то стійкість знижується в 3 рази. При збільшенні модуля в 2 рази стійкість знижується в 1,3 рази. Збільшення твердості заготовки на 20% може привести до зменшення стійкості в 2-3 рази.
Поправочні коефіцієнти для інших умов обробки наведені в табл. 25-28. Залежність між швидкістю різання про (в м / хв), частотою обертання (в об / хв) і діаметром фрези De виражається формулами
За цими формулами, або за даними табл. 29, або по номограмі (рис. 28) за розрахунковою швидкості різання визначають необхідну частоту обертання фрези і приймають найближчу фактичну, яку необхідно отримати на даному верстаті.
При чистовому нарізуванні загартованих коліс рекомендуються режими, наведені в табл. 30.
Потужність (в кВт) різання при чорновому нарізуванні зубів черв'ячної фрезою
де Cn одно 0,12 для стали і 0,06 для чавуну.
Значення потужності різання наведені в табл. 24, Потужність Nст, що витрачається електродвигуном верстата, пов'язана з потужністю різання N залежністю
де n = 0,4-0,5 - коефіцієнт корисної дії зуборізного верстата.
Отримане за формулою значення Nст не повинно перевищувати фактичну потужність головного електродвигуна верстата.
24. Швидкість і потужність різання при чорновому нарізуванні зубів черв'ячної фрезою
25. Поправочні коефіцієнти залежно від механічних властивостей матеріалу (див. Табл. 24)
26. Поправочні коефіцієнти залежно від хімічного складу матеріалу (див. Табл. 24)
27. Поправочні коефіцієнти залежно від числа заходів фрези (див. Табл. 24)
28. Поправочні коефіцієнти залежно від виду обробки (див. Табл. 24)
Мал. 28. Номограма для визначення частоти обертання фрези на верстаті 5К324 в залежності від її діаметра і швидкості різання
29. Частота обертання фрези в залежності від швидкості різання і діаметра фрези
30. Швидкість різання при чистовому нарізуванні сталевих загартованих коліс (HRC40-42) модулем 4-10 мм черв'ячними фрезами зі швидкорізальної сталі Р18 (стійкість Т = б-8 год), критерій затуплення - знос по задній поверхні (0,3 - 0, 4 мм)
Примітка. При використанні фрез зі сталі Р9М4К8 табличні значення швидкості різання множити на коефіцієнт 1,5-1,6.
31. Середній крутний момент при чорновому нарізуванні сталевих коліс однозаходной черв'ячної фрезою
Примітка. Найбільші крутний момент і сила різання приблизно в 2 рази більше значень, зазначених в таблиці.
Сили, що діють при зубофрезерования.
Для визначення окружний сили різання (в Н), що діє по дотичній до окружності виступів фрези, середній крутний момент (табл. 31) слід розділити на радіус фрези (в м), а при роботі многозаходкимі фрезами наведені в таблиці значення зростають.
Основне (машинне) час операції зубофрезерования.
Основне (машинне) час операції визначають за формулою, наведеною на с. 74, глибину врізання і перебігаючи - по табл. 16. Ця таблиця може бути використана і для інших цілей, наприклад для визначення ширини канавки шевронного колеса або відстані між торцями блокових коліс, при якому можна здійснити вільний вихід фрези.
32. Несправності зубофрезерного верстата і способи їх усунення