книги из ГПНТБ / Иноземцев Г.Г. Обработка цилиндрических зубчатых колес фрезерными головками методом непрерывного деления

стальных колес был принят износ в месте сопряжения верши­ ны зуба с боковыми сторонами равный 1 мм, а при обработке колес из чугуна— 1,5 мм.

Б. Влияние заднего угла на износ

Как показали испытания, на стойкость фрез значительное влияние оказывает геометрия их зубьев, в частности величина задних углов по вершинам и боковым режущим кромкам. Для определения оптимальных значений задних углов испытыва­ лись фрезы с числом зубьев 2 ф = 1 0 , т = 5 мм, Дф=120 мм»

при максимальной толщине срезаемых слоев атах=0,2 мм, почетвертой схеме нарезания.

20 60 100 140 180 Тмин

Р и с. 38

Задние углы ав и аб при переточках фрез последовательно увеличивались от 8° до 15°.

Заточка фрез производилась кругами из зеленого карбида кремния, зернистостью 60, твердостью M l—М3, на керамиче­

130

значениями задних углов при обработке стали 45 приведены На рис. 38.

Профили зубьев у этих фрез — равнобокая трапеция с про­ фильным углом 20°, стружки снимались всеми тремя режущи­ ми кромками каждого зуба.

Аналогичные данные были получены и при обработке ко­ лес из серого чугуна. При испытаниях было замечено, что из­ менение задних углов у вершины зуба вызывает более резкое изменение стойкости, чем изменение задних углов по боковым сторонам зуба. При задних углах 8° и величине износа Ь = 0,5 мм работа фрез становилась неспокойной. В начале обра­ ботки наиболее спокойно работали фрезы с ав=15°. Однако, при этом значении задних углов происходили сколы режущих іфомок и их быстрыйизнос.

Исходя из этого были установлены оптимальные значения задних углов и все дальнейшие исследования (как при обра­ ботке колес из стали, так и из чугуна) велись фрезами с ув= = 0°, ав=12°, аб=10°.

Поскольку наибольший износ зубья имеют по уголкам в месте сопряжения вершины зуба с боковыми сторонами, то были проведены дополнительные опыты для установления воз­ можности уменьшения износа на этих участках зубьев.

С этой целью были-изготовлены фрезы т = 5 мм, ав^=12°, а б = 1 0 ° с переходными режущими кромками (фасками), рас­ положенными под углом 45° к плоскости, перпендикулярной оси фрезы, и проходящими через точки пересечения боковых и вершинных режущих кромок зубьев.

Ширина фасок 0,7—1,0 мм, задний угол аф = а3 (рис. 39). Заточка этих фрез производилась алмазным кругом АС-12-М1-100%.

Как показали опыты, износ их зубьев более равномерный и, как видно из рис. 38 (кривая 5), стойкость их несколько выше, чем фрез с такой же геометрией зубьев, но без переход­ ных режущих кромок.

В. Влияние схемы нарезания на износ

Для выяснения влияния схемы нарезания на стойкость фрез использовались фрезы с переходными режущими кромками модуля 5 мм, гф= 10, D(j)= 120 мм.

Стальные зубчатые колеса обрабатывались фрезами, осна­

резания 100 м/мин, при этом применялись фрезы, оснащенные сплавом ВК8. Максимальная толщина срезаемых слоев в обоих случаях принималась равной 0,2 мм.

Р и с. 40

132

Данные исследований и кривые износа приведены на рис. 40. Здесь кривые 1 и 2 — при обработке стальных колес, 3 и

ния. Из рис. 40 видно,'что при зубофрезеровании стальных ко­ лес по первой схеме нарезания износ фрез по сравнению с из­ носом при обработке по четвертой схеме нарезания примерно в 1,6 раза больше. Это можно объяснить скольжением зубьев фрезы по обрабатываемой поверхности в начальные моменты резания.

При зубофрезеровании по первой схеме нарезания абсо­ лютное большинство зубьев за весь период обработки снимает слои с их тонких концов и врезается в тело заготовки с углом врезания 5—7°. Значительная часть зубьев снимает срезы очень малой толщины. При обработке же по четвертой схе­ ме нарезания снятие слоев зубьями фрезы начинается с их толстых концов. За весь период обработки нет зубьев, входя­ щих в заготовку с углами врезания менее 15°.

Кроме того, хотя объемы металла, удаляемые из впадин за каждый оборот заготовки при той и другой схемам нареза­ ния одинаковы, однако при обработке по первой схеме наре­ зания количество зубьев, обрабатывающих впадину за каждый оборот головки в 1,2—1,3 раза меньше и, следовательно, на­ грузка на зуб за каждый рез больше, чем при обработке по четвертой схеме нарезания.

При зубофрезеровании колес из серого чугуна разница в износе фрез при применении первой и четвертой схем наре­ зания значительно меньше. Это видно из сравнения кривых износа 3 и 4, показанных на рис. 40.

Увеличение износа (примерно в 1,2 раза) объясняется, оче­ видно, меньшим количеством зубьев, обрабатывающих впади­ ны за каждый оборот головки, а также неравномерной тол­ щиной слоев, срезаемых отдельными зубьями фрезы при обра­ ботке по первой схеме нарезания по сравнению с четвертой схемой нарезания.

Для сравнения стойкости фрез при зубофрезеровании по другим схемам нарезания были проведены дополнительные опыты. Они показали, что при обработке по седьмой схеме нарезания стойкость фрез такая же, как и при обработке по первой схеме нарезания, а при обработке по шестой схеме — такая же, как и при обработке по четвертой схеме нарезания.

Зубофрезерование по остальным схемам нарезания обеспе-

133

чивает стойкость фрез несколько большую, чем при зубофрезеровании по первой схеме, но меньшую, чем при зубофрезеровании по четвертой схеме нарезания.

Таким образом, экспериментально установлено, что опти­ мальными по стойкости фрез являются схемы нарезания чет­ вертая и шестая, поэтому все дальнейшие исследования про­ водились при обработке по четвертой схеме нарезания.

Г. Влияние толщины срезаемых слоев на износ

Влияние максимальной толщины срезаемых слоев на стой­ кость фрез исследовалось при обработке зубчатых колес из стали 45 фрезами, оснащенными твердым сплавом Т15К6, со скоростью резания 150 м/мин и при обработке колес из серого чугуна фрезами, оснащенными твердым сплавом ВК8, со ско­ ростью резания 100 м/мин. При испытаниях применялись фре­ зы модуля 5 мм с переходными режущими кромками.

За критерий затупления при обработке стали применялся износ по задним поверхностям 6= 1 мм, а при обработке чу­ гуна 6= 1,5 мм.

Результаты исследований приведены на рис. 41. Из гра­ фика видно, что при обработке стали 45 (кривая 1) наиболь­ шую стойкость фрезы имеют при атах=0,2 мм. Снижение с т о й ­ к о с т и фрез при flm ax< 0 , 2 мм объясняется тем, что последние обрабатывающие впадины зубья за каждый оборот головки

134

снимают срезы очень малой толщины, а из-за упругих дефор­ маций могут вообще не срезать их, а скользить по обрабаты­ ваемой поверхности.

Это подтверждается тем, что в момент контакта с заготов­ кой последних обрабатывающих впадины зубьев (при малых значениях атах) отжатие заготовки от фрезы не только не уменьшается, но в некоторых случаях даже возрастает.

Стойкость фрез при ßmax< 0,l мм не исследовалась. С уменьшением ат ах снижается производительность зубофрезерования, поэтому обработка с очень малыми значениями мак­ симальных толщин срезаемых слоев практического интереса не представляет.

При amax=0,3 мм фреза работает вполне удовлетворитель­ но. Дальнейшее увеличение аШах вызывает резкое снижение стойкости фрез, работа их становится неспокойной, происходят сколы режущих кромок.

При обработке зубчатых колес из серого чугуна наиОольіпая стойкость фрез наблюдается при ат ах— 0,25 мм. При мак­ симальной толщине срезаемых слоев, равной 0,2 мм, стойкость •фрез такая же, как и при ат ах=0,3 мм. При этом фрезы рабо­ тают одинаково спокойно. Выкрашивание режущих кромок наблюдается при аШах=0,4 мм и выше.

Исходя из этого, оптимальными значениями максимальной толщины срезаемых слоев с учетом стойкости фрез и произ­ водительности зубофрезерования были установлены: при об­ работке стали 45—ат ах=0,25 мм, при обработке серого чу­ гуна — ßmax= 0,35 М М .

Д. Влияние типа фрез на их стойкость

Влияние типа применяемых фрез (т. е. схемы деления об­ щего припуска) на их стойкость исследовалось при обработке ■стали 45 и серого чугуна НВ 180—200. В опытах использова­ лись фрезы с тем же материалом режущей части, что и ранее.

Стальные зубчатые колеса обрабатывались со скоростью резания 150 м/мин при максимальной толщине срезаемых сло­ ев 0,25 мм.

При обработке колес из серого чугуна скорость резания устанавливалась равной 100 м/мин, а максимальная толщина

.срезаемых слоев — 0,35 мм.

Предварительными опытами было установлено, что влияние типа применяемых фрез на их стойкость возрастает с увеличе-

135

нием модуля обрабатываемых колес. Заметным это влияние становится при т=Ъ мм.

На рис. 42, а приведены данные исследований и кривые износа фрез модулей 6 мм при обработке стальных зубчатых колес. То же самое, но при обработке колес из серого чугуна, показано на рис. 42, б.

Как следует из рис. 42, при равной стойкости износ фрез,, зубья которых снимают стружки одной боковой и периферий­ ной кромкой (кривые 2), несколько ниже по сравнению с фре­ зами, снимающими стружки периферийной и двумя боковыми

6мм

Омм

1,4

1.2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

Р и с. 4.2

136

режущими кромками (кривые 1). Еще меньше износ имеют фрезы, зубья которых разбиты на секции, состоящие из двух ножей с профилями, вписывающимися касательными к профи­ лю обрабатываемых зубьев (кривые 3).

Следует отметить также, что при обработке колес модулей более 5 мм фрезы второго типа по сравнению с фрезами пер­ вого типа работают более спокойно. Еще более спокойно про­ текает процесс резания при применении фрез третьего типа. Но, как уже об этом говорилось выше, во избежание перегруз­ ки их периферийных кромок необходимо снижать число обо­ ротов головки п2 или подачу, что приводит к снижению про­ изводительности зубофрезерования, по сравнению с производи­ тельностью, получаемой при применении фрез первого и второ­ го типов.

Е. Влияние скорости резания на износ

Исследования влияния скорости резания на стойкость инструмента проводились при обработке стали 45 фрезами, оснащенными твердыми сплавами Т15К6 и Т5К10, при Птах= 0,25 мм, и серого чугуна НВ 180—200 фрезами, оснащен­ ными твердым сплавом ВК8, при ат ах—0,35 мм.

Во всех случаях применялись фрезы первого типа, модуля 5 мм, Л)ф= 120 мм, 2 ф = 1 0 , с переходными режущими кромка­ ми. Обработка велась за один проход, при глубине резания

Іі=2,2 т.

За критерий затупления принимался износ по задним по­ верхностям 6= 1 мм — при обработке стали и 6— 1,5 мм — при обработке чугуна.

Из полученных зависимостей, приведенных на рис. 43, видно, что при одинаковых скоростях резания и критериях за­ тупления сплав Т15К6 обеспечивает более высокую стойкость,, чем сплав Т5КЮ. Так, при с = 100 м/мин фрезы со сплавом Т5КЮ имеют стойкость, равную 70 мин, фрезы со сплавом

Т15К6 равна 120 мин.

При зубофрезеровании серого чугуна фрезами со сплавомВК8 зависимость стойкости от скорости резания имеет немо­ нотонный характер.

Таким образом, опытные данные позволяют рекомендовать при обработке стали 45 применять твердый сплав Т15К6, ко­ торый при скорости резания 200 м/мин обеспечивает стойкость

137'

равную 120 мин, а при обработке серого чугуна НВ 180—200 — твердый сплав ВК8, который такую же стойкость обеспечивает при скорости резания 150 м/мин.

При исследовании износа и стойкости фрез на головке уста­ навливалась одна фреза с одним рядом зубьев.

(MUH

ж

230

(80

т

(20

(00

80

60

50

40

30

20

50 50 СО SO 120 150 200

Vfi/мин

Р и с. 43

На графиках зависимости износа и стойкости от различных -факторов указано время контакта фрезы с заготовкой за пе­ риод стойкости, т. е. время, в течение которого зубья фрезы об­ рабатывают впадины.

При зубофрезеровании данным методом это время не равно •основному технологическому времени, так как фреза в контак­ те с заготовкой находится не в течение полного оборота голов- ■ки, а только за время поворота последней на угол е.

В силу этого время контакта фрезы с заготовкой опреде­ ляется по формуле

Среднее значение центрального угла е за весь период об­ работки еср= 8тах (0,9—0,95).

•138

Меньшее значение еСр соответствует случаю обработки, ког­ да B ^-L , а большее-—В>Ь.

5.КРУТЯЩИЕ МОМЕНТЫ

Экспериментальные исследования крутящих моментов про­

стали 45) и ВК8 (для серого чугуна).

Параметры заточки зубьев фрез при проведении опытов -оставались неизменными: передний угол yD= 0°, задний угол при вершине ав=12°, задние углы по боковым режущим кром­ кам аб=10°.

По каждому исследуемому параметру проводилось не ме­ нее трех опытов.

Измерение крутящих моментов производилось с помощью •специальной оправки с тензометрическими датчиками, а за­

А А А Л Л Л Л Л Г і Л Л

- о в ш а в в о с і с Е В Е і Б о а о Е а с о о о с е б л в е о з

15 14 15 IS п Id 18 20 2122 2324 25

Л Д А Л А А А Гі ГѴЛПА

о в в в в о й е е в а в в г а а о о в о в о в в ш о о

26 2123 2930 3132 33 34 3 5 3 5 3 7

o e e o D s f l B S B D G i s n f i e e o a

36 39 40 41 42 43 44 45454748 49 50