Курсовая работа: Зубофрезерование цилиндрических колес
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 (рис. 2, д), 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.
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 затруднены.
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.
Совмещенное зубофрезерование и зубодолбление - новое направление в расширении технологических возможностей зубофрезерных станков. Созданы станки, на которых можно выполнять одновременно зубофрезерование и зубодолбление двух или трех зубчатых венцов, а также только зубофрезерование или зубодолбление наружных или внутренних венцов. Станки изготовлены на базе зубофрезерного станка, зубодолбежная головка установлена вместо задней колонны.
Основные преимущества совмещенного зубофрезерования и зубодолбления: более короткое время изготовления одной детали благодаря одновременной обработке двух-трех зубчатых венцов; для обработки двухвенцового колеса необходим один станок, одно зажимное приспособление, при этом сокращается стоимость оборудования, производственная площадь и т. д.; повышается точность обработки в отношении концентричности обоих зубчатых венцов, так как они нарезаются за одну установку.
3. Инструмент для нарезания цилиндрических зубчатых колес
Червячная фреза представляет собой одно- или многозаходный червяк, который имеет определенный исходный контур зубчатой рейки, а расположенные вдоль оси продольные стружечные канавки образуют зубья с режущими кромками, необходимые для обработки резанием.
Конструктивные элементы червячной фрезы приведены на рис. 3. Модуль и угол профиля фрезы должны
Рис. 3. Червячная фреза цельная:
а - общий вид фрезы; б , в, г - профиль зуба фрезы в нормальном сечении; De- наружный диаметр; Dt- делительный диаметр; t - осевой шаг; t n - нормальный шаг; t окр - окружной шаг фрезы; Sх - толщина зуба; h - высота зуба; h' - высота головки; Dr - диаметр контрольного буртик
быть равны модулю и углу профиля нарезаемого колеса. Зубья 1 червячной фрезы затылованы по архимедовой спирали, благодаря чему при переточке фрезы по передней поверхности 2 задние углы при вершине зуба ав = 10--12о и на боковой режущей кромке аб = 2--4о , а также толщина зуба практически не изменяются. Для чистовых червячных фрез передний угол γ=0, для черновых фрез γ=5-100 .Стандартный профиль зубьев фрезы в осевом сечении имеет прямые стороны (рис. 3, б). Червячные фрезы под шлифование и шевингование имеют модифицированный профиль (рис. 3,в). Утолщение, так Называемый «усик» 4 на головке зуба фрезы, служит для поднутрения ножки зуба колеса, фланк 3 срезает фаску на вершине зуба колеса. Для повышения прочности зубьев колеса головка зуба фрезы скругляется и высота ее увеличивается (рис. 3,г), при этом необходимо соответственно увеличить полную высоту зуба колеса.
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.
Рис. 4. Червячная фреза с поворотными вставными рейками
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.
На рис. 4 показана сборная червячная фреза с поворотными вставными рейками, имеющая наибольшее применение в промышленности. Фрезы этой конструкции имеют большой период стойкости, обеспечивают высокую точность и производительность.
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.