Материаловедение и технология конструкционных материалов

Если при строгании нет лимитирующих факторов, то глубину резания выбирают при получистовой обработке 1...2 мм, а при чистовой — 0,2...1 мм. В зависимости от требований к шерохова­ тости обработанной поверхности при строгании обычными резцами подача (мм/дв. ход) для чистовой обработки выбирается равной t/5...t/10. Скорость резания ограничивается условиями обработки, обрабатываемым и инструментальным материалами, жесткостью системы и может достигать 6...35 м/мин.

Для предотвращения заклинивания при резании строгаль­ ные резцы делают изогнутыми (рис. 22.33). При прямом стерж­ не сила резания изгибает резец вокруг точки О, что вызывает внедрение резца в обрабатываемую заготовку, увеличивает глу­ бину резания и приводит к появлению задиров. При изогнутом стержне внедрение уменьшается, а при нахождении вершины резца в опорной плоскости оно отсутствует, так как радиус из­ гиба R равен вылету резца.

Рис'. 22.33. Конструктивные особенности строгальных резцов: а — стержень резца прямой; б — стержень резца изогнутый

Долбежные резцы проектируются изогнутыми вперед, так как они работают при вертикальном перемещении и формируют срезаемый слой металла своей нижней частью. Долбежные рез­ цы бывают проходные, прорезные и для шпоночных пазов.

Геометрические параметры строгальных и долбежных резцов те же, что и у токарных, но в связи с тем что строгальные резцы работают с ударом, передний угол у них на 5...10° меньше, чем у токарных. Задний угол а у строгальных резцов принимают 8... 15°. Главный угол в плане ф у проходных строгальных рез­ цов 30.,.75°, вспомогательный угол в плане у проходных резцов

.= 10...30°, а для отрезных резцов ф, = 2...30.

Метод копирования основан на профилировании зубьев фа­ сонным инструментом, профиль режущей части которого соответ­ ствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса. По этому методу нарезают зубчатые колеса дисковыми и пальцевыми мо­ дульными фрезами на фрезерных станках, последовательно, по одной впадине, с использованием делительной головки. При фрезеровании впадины между зубьями колеса фрезе сообщается главное вращательное движение, а заготовке — продольная по­ дача (рис. 22.36). После окончания фрезерования одной впадины стол станка возвращают в первоначальное положение, заготовку поворачивают на 1 /г часть оборота (2 — число зубьев зубчатого колеса) и начинают повторный цикл обработки. Метод копиро­ вания не обеспечивает высокой точности и имеет низкую произ­ водительность.

Рис. 22.36. Фрезерование зубчатых колес: а — дисковой фрезой; б — пальцевой фрезой

Метод обкатки основан на имитации зацепления зубчатой пары, в состав которой входят режущий инструмент и заготовка. Режущие лезвия инструмента имеют профиль зуба сопряженного колеса. Боковая поверхность зуба на заготовке образуется как огибающая последовательных положений режущих лезвий ин­ струмента при их относительном перемещении. Этот метод обес­ печивает непрерывное формообразование зубьев колеса, имеет высокую производительность и точность.

По методу воспроизводства зацепления цилиндрических зубчатых колес работают зубодолбеж ные ст анки. Долбяк (рис. 22.37, а) и деталь взаимно вращаются со скоростями v1и и2, осуществляя движение обкатки, причем за один оборот долбяка

деталь совершает вращательное vRи поступательное S pдвижения, осуществляя обкатку. За время поворота детали на 1/г часть ок­ ружности (z — чйсло зубьев нарезаемого колеса) она перемеща­ ется на один шаг. Поступательное перемещение S pслужит для установки на глубину резания. Этим методом производится наре­ зание колес циклами. При перемещении центра вращения заго­ товки из Ох в 0 2 происходит нарезание зубъев в пределах цикла. Затем зуборезная гребенка прекращает возвратно-поступатель­ ное движение, будучи в верхнем положении, и тем самым рас­ цепляется с заготовкой. Тогда заготовка быстро возвращается из положения 0 2 в 0 1; после чего перекатывается из положения Oj в 0 3 и снова в 0 Р Этим самым устраняет люфты в кинемати­ ческой цепи. Затем цикл нарезания зубьев повторяется снова. За время одного цикла нарезается один, два или три зуба.

По методу воспроизводства зацепления червячной пары ра­ ботают зубофрезерные станки. Червячная модульная фреза (рис. 22.37, г) совершает вращательное движение i>j (движение резания) и поступательное перемещение S вдоль оси детали (вертикальная подача). Деталь, осуществляя движение обкат­ ки, получает вращательное движение и2, согласованное с вра­ щательным движением фрезы.

22.7.2. Зубообрабатывающие станки

Для нарезания зубчатых колес применяют зубодолбежные, зубострогальные и зубофрезерные станки. Наиболее распростра­ ненными являются зубофрезерные и зубодолбежные станки.

На зубофрезерных станках червячной модульной фрезой нарезают цилиндрические колеса внешнего зацепления с пря­ мыми и косыми зубьями. На рис. 22.38 показан зубофрезерный станок.

На станине 1 установлена неподвижная стойка 2. Фрезу, за­ крепленную на оправке, устанавливают в шпинделе фрезерного суппорта 3, который перемещается по вертикальным направ­ ляющим стойки. Заготовку закрепляют на оправке вращающе­ гося стола 7. Верхний конец оправки поддерживается подвижным кронштейном 5. Салазки 8 обеспечивают горизонтальное переме­ щение стойки 6 и стола 7 по направляющим станины. Попере­ чина 4 связывает обе стойки и тем самым повышает жесткость станка.

Долбяк, закрепленный в* Шпинделе 6, получает вращение 5кр д

иодновременно возвратно-поступательное движение vx и ид. Суп­ порт 4 перемещается по направляющим станины 2 в попереч­ ном направлении. Заготовку закрепляют на шпинделе стола 7

исообщают ей вращательное движение SKp a. Кроме того, заготов­ ка имеет возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости для отвода заготовки от долбяка перед каждым его холостым ходом. Гитара скоростей 8 предназначена для измене­ ния числа двойных ходов долбяка в минуту. Гитара деления 3 сообщает долбяку окружную скорость для автоматического де­ ления заготовки на заданное число зубьев. С помощью механизма подачи 5 устанавливают радиальную подачу долбяка. Зубодол­ бежные станки работают по полуавтоматическому циклу.

22.7.3.Чистовая обработка зубчатых колес

Д л я повышения точности и уменьшения шероховатости по­ верхности зубья колес подвергаются отделочной обработке. Чис­ товая обработка незакаленных колес производится шевингова­ нием и обкаткой, закаленных — шлифованием и притиркой.

При шевинговании (рис. 22.40, а) зубчатое колесо 2 вводится

взацепление с инструментом в виде зубчатого колеса 1, их оси смещены на 10. ..15°, а на поверхности зубьев инструмента изго­ товлены канавки. При таком зацеплении в точке А скорость vm можно разложить на составляющие v и и,аг. Составляющая и на­ правлена вдоль зубьев и является скоростью резания. Обработка

вданном случае состоит в срезании с поверхности зубьев очень тонких стружек. Отделку проводят металлическим инструмен­ том — шевером (рис. 22.40, б). В процессе обработки зубчатое

колесо перемещается возвратйо-поступательно S np и подается

врадиальном направлении S t. Направления вращения шевера иш и заготовки изаг периодически изменяются.

При обкатке (рис. 22.40, в) три закаленных зубчатых колеса 1 , 2 , 4 располагаются под углом 120°. Одно из них приводится

вдвижение от электродвигателя и ведет обрабатываемое колесо 3, а через него и другие колеса. Чтобы обеспечить равномерное сглаживание и уплотнение обеих сторон каждого зуба, перио-

Рис. 22.40. Чистовая обработка зубчатых колес:

а— шевингование; б — шевер; в — зубообкатка; г — шлифование по методу копирования; д — шлифование по методу обкатки; е-ж — притирка

дически производится реверсирование направления вращения колес.

Шлифование позволяет получить точный профиль зубьев

ималую шероховатость поверхности. Производится оно мето­ дом копирования и обкатки. При шлифовании по методу копи­ рования форма шлифующей части круга соответствует форме профиля впадины в нормальном сечении (рис. 22.40, г). Шлифо­ вальный круг получает вращательное движение и, возвратно­ поступательное движение на длину шлифуемых зубьев и перио­ дическую подачу на глубину шлифования S. Обрабатываемое колесо при этом остается неподвижным, после обработки выво­ дится из зацепления с кругом и поворачивается на один зуб.

При шлифовании методом обкатки (рис. 22.40, д) воспроизво­ дится зацепление рейки и зубчатого колеса. Роль рейки выполняют шлифующие плоскости двух кругов. Шлифовальный круг совер­ шает вращательное v и возвратно-поступательное движения. Шлифуемое колесо получает вращательное движение и, в одном направлении и прямолинейное перемещение v2 в обратном, ими­ тируя качение колеса на неподвижной рейке. При этом шлифуется одна сторона зуба. Затем направление обкаточного движения из­ меняется и шлифуется противоположная сторона соседнего зуба. После этого круг выводится из впадины, и колесо поворачивается на один зуб.

Притирка позволяет производить чистовую обработку зубча­ тых колес после термической обработки. Различают две схемы притирки: на параллельных осях одним притиром и на скрещи­ вающихся осях тремя притирами. Между притиром (чугунное колесо) и обрабатываемым колесом вводится смесь абразивного порошка с маслом.

По первой схеме (рис. 22.40, ё) обрабатываемое колесо Д полу­ чает медленное вращательное и быстрое возвратно-поступатель­ ное движения вдоль своей оси. Притир П вращается обрабаты­ ваемым колесом и совершает быстрое возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном своей оси.

По второй схеме (рис. 22.40, ж) обрабатываемое колесо Д враща­ ется и приводит во вращение три притира П, притормаживаемые тормозом, что обеспечивает плотное прилегание зубьев. Обраба­ тываемое колесо получает также возвратно-поступательное дви­ жение вдоль своей оси для обработки на всю длину профиля