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

Из каждой пары полученных значений ЙГЛ'К следует взять

те, которые соответствуют точкам выхода зубьев (большие по абсолютной величине).

Ординаты точек выхода зубьев определяются по зависимо­

сти

Координаты центров окружностей радиуса Rф (центров вращения зубьев, имеющих максимальные углы контакта) X-dN, Ул„ при этом определяются по формулам (61), (62).

Зная координаты центров вращения зубьев фрезы, имею­ щих максимальные углы контакта, O'N, а также координаты точек входа BN этих зубьев в контакт с заготовкой и точек вы­ хода их Л'и из контакта с ней, можно определить угловые коэффициенты соответствующих прямых, между которыми за­ ключены углы Р т а х ПО формулам

B/s оборотах заготовки определяются по формулам (63), (64), а на всех остальных ее оборотах по формулам (65), (6 6 ).

При обработке по пятой схеме нарезания углы контакта зубьев фрезы, снимающих срезы максимальной длины, опреде­ ляются по формуле (43).

На рис18 выполнено построение для определения угла Ртах на втором и пятом оборотах заготовки.

Максимальное значение угла контакта зубьев фрезы при обработке по пятой схеме нарезания, так же как и при обра,- ботке по первой схеме, зависит от параметров головки и фрезы R r и R $ , а также от величины подачи s и глубины фрезерова­ ния h. С увеличением Rr и R$ максимальное значение угла

80

контакта в различные периоды обработки уменьшается, а с увеличением s и h — возрастает

При обработке по пятой схеме нарезания толщина срезае­ мых слоев по длине не постоянна. На начальных B/s оборотах заготовки срезание слоев начинается с их тонкого конца. То же самое имеет место и на последующих L/s оборотах заго­ товки, за исключением первых режущих на данных оборотах зубьев, которые срезают слои с их толстых концов (рис. 19).

Наибольшей толщины слой достигает недалеко от точки выхо­ да зуба из контакта с заготовкой, его срезающего.

Анализ схемы срезания слоев при обработке по пятой схе­ ме нарезания показывает, что слои с максимальной толщиной снимаются зубьями на первых Bis оборотах заготовки.

Если допустить, что первый вступающий в контакт с заго­

товкой зуб только касается ее в рассматриваемой впадине, та второй контактирующий с ней зуб (с центром вращения в точке О'г) будет срезать слой максимальной толщины.

Из рис. 19 имеем

йтах= СВ\ = СВ3

Максимальную толщину срезаемого слоя можно определить следующим образом. Поскольку угол 4х поворота головкіг между выходом из контакта с заготовкой двух последователь­ но обрабатывающих впадину зубьев, определяемый по фор­ муле (45), относительно мал, то дугу О'і 0 ' 2 можно принять за отрезок прямой. Кроме того, из-за малости угла 4х положе­ ние центра вращения 0 ' 2 второго зуба относительно центравращения О'і первого зуба изменится незначительно.

Если принять это во внимание, то наибольшую толщину слоя, снимаемого вторым зубом, равную максимальной для

Задаваясь допустимым значением amax и решая уравнение- (69) относительно пГ, можно получить выражение для опреде­ ления числа оборотов головки, при котором максимальная толщина срезаемых слоев не будет превышать допустимой

(72):

Рассмотренные выше первая и пятая схемы нарезания име­ ют много общего, но вместе с тем, им присущи особенности^ отличающие их одну от другой.

82

Объемы металла, удаляемые из впадин за каждый оборот заготовки, не зависят от применяемой схемы нарезания и при прочих равных условиях одинаковы. Однако расчеты показы­ вают, что при фрезеровании зубчатых колес по пятой схеме нарезания максимальная толщина срезаемых слоев в 1,08— 1,09 раза, а максимальная длина в среднем в 1,4—1,5 раза меньше, чем при зубофрезеровании по первой схеме нареза­ ния.

Графоаналитические исследования показывают, что при применении пятой схемы нарезания угол Ë N в начальной пе­ риод обработки на первых двух—трех (в зависимости от ве­ личины подачи) оборотах заготовки имеет несколько меньшее значение, зато на последующих оборотах заготовки величина угла 8 N в 1,2—4,3 раза больше, чем при зубофрезеровании по первой схеме.

Следовательно, при обработке по пятой схеме нарезания на тех оборотах заготовки, когда из впадин удаляется наи­ больший объем металла и нагрузка на зубья фрезы уве­ личивается, за каждый оборот головки, согласно форму­ ле (16), впадины обрабатываются большим количеством зубьев фрезы.

Из этого можно заключить, что при обработке по пятой схеме нарезания нагрузка на зуб фрезы за каждый раз мень­ ше, чем при обработке по первой схеме нарезания.

На процесс фрезерования, как известно, очень влияет угол врезания зубьев фрезы в тело, заготовки. При обработке по первой схеме нарезания на первых Us оборотах заготовки первые контактирующие с ней зубья (до зуба имеющего мак­ симальный угол контакта и срезающего слой максимальной длины) срезают слои от поверхности верхнего торца заготов­ ки. Угол их врезания составляет 60—90°. Остальные обраба­ тывающие впадину зубья фрезы на этих оборотах заготовки, а также все зубья на последующих B/s ее оборотах срезают слои от поверхности резания на данном обороте с их тонких концов — с «нулевых стружек». При этом угол их врезания равен 5—7° (рис. 20, а).

Кроме того, в течение всего периода зубонарезания послед­ ние обрабатывающие впадины зубья на каждом обороте за­ готовки снимают слои, у которых даже максимальная толщи­ на соизмерима с радиусом округления режущих лезвий зу­ бьев. Таким образом, при зубонарезании по первой схеме большинство обрабатывающих впадину зубьев фрезы за весь период обработки имеет малые углы врезания, а последние

зубья снимают слои, толщина которых соизмерима с радиусом округления режущих лезвий.

Известно, что врезание в металл с «нулевых стружек» под малым углом неблагоприятно из-за скольжения режущего лез­ вия по обрабатываемой поверхности в начальные моменты резания [35]. Скольжение режущего лезвия вызывает значи­ тельное трение, упрочнение поверхностного слоя, что повы­ шает износ и снижает стойкость инструмента.

При обработке по пятой схеме нарезания меняется поло­ жение центров вращения зубьев фрезы относительно общего срезаемого слоя. Поэтому зубья фрезы от первого до зуба, имеющего максимальный угол контакта, снимают слои на пер­ вых Bjs оборотах заготовки от наружного ее цилиндра (угол их врезания равен 15—40°), а на последующих L/s оборотах — от верхнего торца заготовки (угол их врезания равен 90° и более).

Остальные обрабатывающие впадину зубья в течение все­ го периода зубонарезания срезают слои от поверхности реза­ ния на данном обороте с углом врезания 5—7° (рис. 20, б).

Таким образом, при зубонарезании по пятой схеме коли­ чество зубьев фрезы, обрабатывающих впадину с малыми уг­ лами врезания, значительно меньше, чем при зубонарезании по первой схеме.

Значительно меньше и количество зубьев, снимающих слои,

84

толщина которых соизмерима с радиусом округления режуще­ го лезвия. В данном случае оно составляет Ѵб—Ѵт часть всех зубьев фрезы, обрабатывающих впадину в течение всего пе­ риода обработки.

Сравнение кинематики резания по первой и пятой схемам нарезания делает очевидными преимущества пятой схемы на­ резания и позволяет отдать ей предпочтение-

удаляемый из впадины за каждый оборот заготовки, имеет форму запятой. Своей утолщенной частью он располагается в направлении вертикальной подачи. Исключением является слой, срезаемый на втором обороте заготовки. Он своей утол­ щенной частью направлен в сторону, противоположную подаче.

Таким образом, при обработке по первой, второй, третьей и четвертой схемам нарезания общий слой (зона резания) своей утолщенной частью располагается вниз, а при обработке по пятой, шестой, седьмой и восьмой схемам — вверх.

Рис21 дает представление о форме и размерах общих слоев, снимаемых зубьями фрезы за каждый оборот заготов­ ки, а также слоев, снимаемых отдельными зубьями, при обра­ ботке по третьей и четвертой схемам нарезания. То же самое,

Точки входа зубьев в контакт с заготовкой и точки выхода их из контакта с ней здесь не обозначены, так как при пере­ мене направления вращения фрезы положение их взаимно изменяется — точки входа становятся точками выхода, а точки выхода — точками входа.

Схемы нарезания первая, вторая, седьмая и восьмая родстственны тем, что имеют одинаковую форму слоев, срезаемых отдельными зубьями фрезы, а также одинаковое расположе­ ние их относительно общего слоя.

В силу этого, величина центрального угла ËN и количество зубьев zE, обрабатывающих впадину за время поворота го­ ловки на угол 8 N, величина максимального угла контакта (.ітах зуба фрезы и максимальная длина слоя /гтах> а также величи­ на максимального угла наклона зуба тт ах и максимальная

85

P и c. 22

m

толщина слоя amax при зубонарезании по этим схемам могут ’быть определены по формулам, выведенным при рассмотрении первой схемы нарезания зубчатых колес данным методом.

Строго говоря, из-за перемены направления вращения фре­ зы, а также из-за перемены направления вращения головки и изменения положения центра координат выражения для опре­ деления указанных величин для различных схем нарезания могут иметь различный вид. Абсолютное же их значение на различных оборотах заготовки будет таким же, как и при об­ работке по первой схеме нарезания.

По форме и расположению слоев, срезаемых отдельными зубьями фрезы, родственными между собой будут схемы наре­ зания третья, четвертая, пятая и шестая.

Определение указанных выше величин в случае применения этих схем нарезания может быть произведено по формулам, выведенным при рассмотрении пятой схемы нарезания.

Если принять за родственный признак характер врезания зубьев фрезы в заготовку, то схемы нарезания можно объеди­ нить в такие родственные группы.

П ервая и седьм ая схемы нарезания

При обработке по этим схемам срезание слоев первыми -контактирующими с заготовкой зубьями на начальных L/s оборотах заготовки начинается от ее торца. При зубонареза­ нии по первой схеме — от верхнего, а при зубонарезании по ■седьмой схеме — от нижнего. Угол врезания при этом состав­ ляет 60° и- более.

Остальные зубья фрезы на этих оборотах заготовки, а так­ же все зубья на последующих ее оборотах срезают слои от поверхности резания на данном обороте с их тонкого конца и имеют угол врезания 5—7°. За весь период обработки пример­ но Уд зубьев фрезы, срезает слои, толщина которых соизмери­ ма с радиусом округления режущих кромок. С точки зрения врезания зубьев фрезы в заготовку применения первой и седь­ мой схем нарезания является нежелательным.

Вторая и восьм ая схемы нарезания

Вслучае применения данных схем нарезания на втором обороте заготовки слои срезаются с их толстых концов от на­ ружного ее цилиндра с углом врезания 15—40°.

На остальных B/s оборотах первые зубья, обрабатываю­ щие впадины, внимают слои с их тонких концов от поверхно­

87

сти резания на предыдущем обороте заготовки с углом врезаѵния 5—7°.

Последние контактирующие с заготовкой зубья фрезы на этих ее оборотах снимают слои от наружного ее цилиндра с их толстых концов с углом врезания 15—40°.

В период выхода фрезы снятие слоев зубьями начинается от торца заготовки (от нижнего — при обработке по второй схеме и от верхнего — при обработке по восьмой схеме нареза­ ния). Слои срезаются с их толстых концов. Угол врезания при этом равен 60° и более.

Таким образом, характер врезания зубьев фрезы в тело за­ готовки при обработке по второй и восьмой схемам нарезания является более выгодным, чем при обработке по первой и седь­ мой схемам нарезания.

Третья и пятая схемы нарезания

При зубофрезеровании по этим схемам первые контакти­ рующие с заготовкой зубья в период врезания и установивше­ гося резания снимают слои от наружного цилиндра заготовки с их тонких концов с углом врезания 5—7°. Эти же зубья в пе­ риод выхода фрезы срезают слои с толстых концов с углом врезания 60° и более. Срезание начинается от торца заготовки (от нижнего — при обработке по третьей схеме и верхнего — при обработке по пятой схеме нарезания).

■ Все остальные зубья фрезы в течение всего периода обра­ ботки снимают слои с их тонких концов от поверхности реза­ ния на данном обороте заготовки с углом врезания 5—7°. Та*, ким образом, по характеру врезания зубьев фрезы в тело заготовки третья и пятая схемы нарезания примерно равно­ ценны второй и восьмой схемам. Разница состоит лишь в том, что при обработке по второй и восьмой схемам нарезания слои с их тонких концов с малым углом врезания снимают пер­ вые зубья, а при обработке по третьей и пятой схемам — пос­ ледние обрабатывающие впадину зубья.

Четвертая и шестая схемы нарезания

С точки зрения врезания зубьев фрезы в тело заготовки эти схемы нарезания представляют наибольший интерес. Они об­ ладают всеми преимуществами, присущими пятой схеме наре-f зания.

Анализ данных схем показывает, что в период врезания на

88