Модульные фрезы для нарезания зубчатых колес

Главная > Документ

2.9.1. Метод копирования

В методе копирования используются инструменты: дисковые модульные фрезы, пальцевые модульные фрезы, зуборезные (зубодолбежные) головки, протяжки. Самым распространенным методом копирования является зубофрезерование. Обработку осуществляют модульной дисковой или концевой (пальцевой) фрезой. При получении зубьев с помощью дисковых модульных фрез режущая кромка фрезы тождест-

Рис. 2.54. Схема нарезания зубьев дисковой модульной фрезой: 1 – дисковая фреза; 2 – заготовка; а – межцентровое расстояние

впадине зубчатого колеса (рис. 2.54). Дисковые фрезы изготавливаются только с жестко связанными параметрами Z (число зубьев) и m (модуль). Чем меньше число зубьев колеса Z, тем больше (шире) должна быть впадина. Следовательно, для каждого значения Z необходима отдельная фреза. Чтобы не изготавливать каждый раз новые фрезы, было принято делать комплекты фрез , рассчитанные на изготовление зубчатых колес в определенном диапазоне Z (табл. 2.7). Хотя в этом случае часть изделий будет иметь некоторые погрешности.

Таблица 2.7

Комплекты фрез с модулем до 8

Число зубьев нарезаемого колеса

Наиболее существенные недостатки при этом способе нарезания колес:

неравномерность деления при повороте колеса;

необходимо очень точно выдерживать межцентровое расстояние а .

Дисковая модульная фреза применяется при черновой обработке. Степень точности колеса – 9, 10.

Обработка зубьев пальцевой модульной фрезой (рис. 2.55) производится также методом деления. Профиль фрезы повторяет профиль впадины колеса. Инструмент является неточным и применяется только для черновой обработки в основном для нарезания колес с большим модулем (в том числе шевронных). Пальцевые модульные фрезы, как и дисковые изготавливаются наборами по номерам. Число зубьев всего 4…8 из-за необходимости затылования, поэтому и малая

Рис. 2.55. Схема нарезания зубьев пальцевой модульной фрезой: 1 – пальцевая фреза; 2 – заготовка

произво-дительность пальцевых фрез.

Дисковые и пальцевые фрезы применяют только для изготовления колес внешнего зацепления. Для изготовления колес внутреннего зацепления применяют протяжки или долбяки.

Рис. 2.56. Схема работы зубодолбежной гребенки

2.9.2. Метод обка тки

В методе обкатки применяются следующие инструменты:

Зуборезные (зубодолбежные) гребенки.

Червячные зуборезные фрезы.

Суть принципа обкатки: заготовка крепится на станке и выполнена с точным диаметром выступов. При обработке заготовки рабочая подача гребенки кинематически сочетается с движением заготовки вокруг своей оси. Гребенка конструктивно выполнена в виде зубчатой рейки (рис. 2.56). Длина гребенки (рейки) обычно меньше, чем длина окружности колеса, поэтому возникает необходимость в возврате гребенки в исходное положение. Зубья рейки не содержат эвольвенты, а ограничены плоскостями. Эвольвента на зубе создается за счет движения обкатки. Различают гребенки обдирочные, шлифовочные и чистовые. Шлифовочные гребенки снимают припуск, оставшийся после обдирочной гребенки и оставляют припуск для шлифования. Чистовая гребенка формирует сразу окончательный чистовой профиль.

Рис. 2.57. Схема зубодолбления:

1 – долбяк; 2 – обрабатываемая заготовка

Долбяки работают также по принципу обкатки (рис. 2.57). Контур торца зубчатого венца является режущей кромкой. Долбяки применяют для нарезания зубчатых колес с наружным и внутренним профилем, с прямыми и винтовыми зубьями и с наружными шевронными зубьями. Долбяки имеют вид зубчатого колеса, у которого сформированы режущие поверхности. Профиль зуба долбяка – эвольвента. Передняя поверхность долбяка – поверхность конуса, задняя поверхность – эвольвентная винтовая поверхность. Наружный диаметр колеса не обрабатывается. Долбяки перетачиваются по передней поверхности до определенной толщины, определяемой силовыми расчетами. Проектируемая толщина долбяка находится из условия отсутствия подрезки ножки зуба у нарезаемого колеса.

Нарезание колес червячными зуборезными фрезами

Обработка зубчатых колес осуществляется на зубофрезерных станках червячными зуборезными фрезами (рис. 2.58). В этом способе обработки отсутствуют холостые перемещения. Производительность очень большая. Одной и той же фрезой данного модуля можно нарезать колеса с различным числом зубьев, это значительно сокращает число типоразмеров фрез. При зубофрезеровании инструмент с заготовкой имеет прерывистый контакт, это приводит к появлению на боковых поверхностях зубьев колеса огранки и волнистости, а по дну впадины – волнистости. Для повышения точности колес необходима дальнейшая обработка зубошлифованием или шевингованием.

Рис. 2.58. Схема зубофрезерования червячной фрезой

По точности червячные фрезы изготавливаются как общего назначения, так и прецизионные.

Червячные фрезы весьма сложны в изготовлении, поэтому применяют способы повышения их стойкости: для быстрорежущих фрез применением сталей с большим содержанием кобальта и ванадия, применением фрез с рабочей частью из твердого сплава, сборного инструмента.

2.9.3. Чистовая обработка зубьев

Рис. 2.59. Зуб шевера

Шевингование – процесс чистовой обработки боковых поверхностей зубьев колес, в том числе срезания гребешков волнистости после зубофрезерования. Для шевингования применяется специальный инструмент – шевер – многолезвийный инструмент в виде зубчатого колеса (рис. 2.59) или рейки с лезвиями на боковых поверхностях зубьев. Резание осуществляется за счет относительного скольжения между зубьями инструмента и заготовки в процессе их зацепления. Оси заготовки и инструмента должны быть перекрещены.

Достоинства шевингования – увеличение точности зубчатого венца, получение высокого качества поверхностей зубьев, высокая производительность процесса обработки. Шевингование уменьшает шум при эксплуатации колес. Шевингование применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Рис. 2.60. Методы шлифования зубьев колес: а – копирования, б, в, г – обкатывание с помощью двух тарельчатых кругов, дискового круга, червячного круга, соответственно; 1 – инструмент; 2 – обрабатываемое колесо; ω к – направление движения колеса

Шлифование зубьев производится для окончательной обработки обычно закаленных зубчатых колес с целью достижения необходимой точности размеров и формы зубьев и малой шероховатости их поверхности. Применяются как методы копирования, так и методы обкатки (рис. 2.60) [1].

Процесс зубошлифования малопроизводителен. Оборудование и инструмент дорогостоящи. Применение устройств ЧПУ в управлении процессом позволяет использовать зубошлифование и в мелкосерийном производстве.

В целом, способ получения зубчатых колес механообработкой является малопроизводительным и дорогостоящим. Поэтому он вытесняется другими методами обработки, в частности, обработкой давлением (прецизионной штамповкой, холодным накатыванием, спеканием).

2.10. Обработка шпоночных пазов

При обработке шпоночных пазов заготовку устанавливают в призмах. Шпоночную фрезу выбирают исходя из размеров шпоночной канавки. При необходимости проверяют биение фрезы. Пазы для призматических шпонок могут быть сквозные, закрытые с двух сторон, закрытые с одной стороны. Сквозные шпоночные пазы обычно обрабатывают дисковыми трехсторонними фрезами за один проход (рис. 2.61, а). Если шпоночный паз большой ширины, а его длина небольшая, обработку можно произвести концевой шпоночной фрезой. Глухие (закрытые) шпоночные пазы фрезеруют стандартными концевыми шпоночными фрезами (рис. 2.61, б). Иногда предварительно сверлят отверстие на глубину фрезерования.

Рис. 2.61. Схемы обработки шпоночных пазов: а – сквозных; б – закрытых; в – пазов для сегментных шпонок

Пазы для сегментных шпонок обрабатывают в направлении глубины паза (рис. 2.61, в).

Шпоночные канавки в отверстиях втулок в единичном и мелкосерийном производстве получают на долбежных станках, а в серийном и массовом – протягиванием на протяжных станках.

2.11. Обработка шлицев

Шлицевые соединения находят применение в машиностроении для передачи больших крутящих моментов. Форма шлицев может быть эвольвентная, прямоугольная, трапецеидальная, треугольная. Сопряжение с прямоугольной формой шлицев центрируют по внутреннему или наружному диаметру и боковой стороне шлица, выполняя их более точными – по 8…7 квалитету.

Предварительную обработку шлицев выполняют дисковыми фасонными фрезами на горизонтально-фрезерных станках (рис. 2.62, а) или обкаткой шлицевыми червячными фрезами на шлицефрезерных станках (рис. 2.62, б), или на обычных зубофрезерных станках.

В массовом и крупносерийном производстве обработку шлицев производят протягиванием на протяжных станках (рис. 2.62, в).

В последние годы распространяется метод холодного накатывания шлицев.

Накатывание выполняется роликами, рейками и многороликовыми профильными головками. Шероховатость при накатывании достигает Ra = 1,0…0,8 мкм [35].

Рис. 2.62. Схемы обработки шлицев: а – фрезерованием дисковой фасонной фрезой; б – фрезерованием червячной фрезой; в — протягиванием

Чистовую обработку выполняют шлифованием. Шлифование наружного диаметра производят на обычных круглошлифовальных станках с точностью выполнения размеров по 7-му квалитету и шероховатостью Ra = 1,25…0,4 мкм.

2.12. Особенности обработки заготовок на станках с ЧПУ

Достоинства применения. Для создания конкурентоспособной продукции необходимо располагать современной технологией ее получения с применением высокопроизводительного быстропереналаживаемого оборудования.

В механообрабатывающем производстве данным требованиям отвечает технология, ориентированная на использование металлорежущих станков с ЧПУ.

Станки с ЧПУ позволяют не только обрабатывать самые сложные детали, но и автоматизировать машиностроительное производство.

Применение станков с ЧПУ позволяет гарантировать качество изготовленной продукции и повторяемость элементов качества, так как операционная технология перенесена из сферы производства (рабочий) в технологическую подготовку производства (инженер).

Использование станков с ЧПУ позволяет применить методы поточного производства в мелкосерийном производстве.

При применении станков с ЧПУ решаются следующие задачи.

На уровне организационно-технических мероприятий [32]:

увеличение производственного потенциала предприятия и повышение качества продукции;

повышение научно-технического уровня производства;

повышение мобильности предприятия;

сокращение затрат ресурсов на заданную производственную программу;

повышение уровня управления предприятием.

На уровне технологии изготовления продукции:

возможность автоматизации технологической подготовки производства при использовании CAD/CAM/CAE систем;

объединение операций за счет применения многооперационных станков;

обработка сложных поверхностей, в том числе с криволинейной образующей;

повышение точности взаимного расположения поверхностей за счет обработки нескольких поверхностей за один установ.

Недостатки станков с ЧПУ:

необходимость в развитой технологической подготовке производства.

Особенности технологической подготовки

Технологическая операция с ЧПУ является частью технологического процесса изготовления детали. Как при разработке техпроцесса, так и при разработке операции с ЧПУ необходимо выполнить анализ технологичности детали и при необходимости внести коррекцию в конструкцию детали.

При разработке операционной технологии на станке с ЧПУ технолог-программист решает следующие задачи [16]:

выделяет поверхности, обрабатываемые на данном станке;

идентифицирует геометрические элементы;

разрабатывает операционную карту, карту эскизов со схемами базирования и закрепления заготовки (рис.2.63);

разрабатывает расчетно-технологическую карту (при ручном программировании) и карту наладки инструментов с указанием коррекций на вылет и радиус каждого инструмента;

делает заказ на приспособления и инструмент;

Рис. 2.63. Операционный эскиз операции фрезерной с ЧПУ

отлаженная УП передается в базу данных ЭВМ, а УП на программоносителе передается наладчику станка с ЧПУ.

Рис. 2.64. Эскиз расчетно-технологической карты

Разработка управляющей программы существенно упрощается при применении систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) или CAD/CAM систем. В этом случае нет необходимости в разработке расчетно-технологических карт. В случае, если управляющая программа разрабатывается вручную, разрабатывается и расчетно-технологическая карта, на эскизе (рис. 2.64) которой показывается траектория движения инструмента, а в текстовой части указываются режимы резания и другая необходимая информация.

Станки с ЧПУ предназначены для получистовой и чистовой обработки заготовок, поэтому перед установкой заготовок на станках с ЧПУ необходимо выполнить подготовку баз.

Наиболее распространены токарные, фрезерные, шлифовальные, многооперационные и координатно-расточные станки с ЧПУ. Станки выпускаются различной степени сложности. Фрезерные станки изготавливаются с управлением по 2,5…5 координатам. Распределение по координатам производится следующим образом:

2,5 координатная – перемещения по трем (четырем) координатам, однако одновременные перемещения – не более, чем по двум;

3 координатная – одновременные перемещения по трем координатам с постоянным направлением оси шпинделя;

4 координатная – одновременные перемещения по трем координатам с возможностью программного поворота шпинделя или стола по одной оси;

5 координатная – одновременные перемещения по трем координатам с возможностью программного поворота шпинделя или стола по двум осям.

Большинство фрезерных работ выполняется на простых фрезерных станках с управлением по 2,5 координатам. Однако существует ряд работ, которые экономичнее выполнять на более сложных станках.

Последовательное выполнение поворотов на фиксированный угол и 2,5 – 3 координатных перемещений реализует так называемую зонную фрезерную обработку. Данный способ чаще всего применяется для обработки корпусных деталей с нескольких сторон за одну установку или обработки нескольких одинаковых деталей на многоместных приспособлениях.

Система ADEM позволяет производить подобную обработку практически на всех типах оборудования. Это могут быть 2,5 – 3-х координатные обрабатывающие центры с функцией поворота стола или

4 – 5 координатные станки, к которым можно отнести токарные обрабатывающие центры с дополнительным фрезерным шпинделем. Такие станки предоставляют возможность фиксированного поворота детали, закрепленной в токарном патроне, с одновременным перемещением фрезы по трем координатам и вращением вдоль одной из осей.

Рекомендованные сообщения

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

Дисковые зуборезные (модульные) фрезы служат для предварительного и окончательного нарезания цилиндрических прямозубых и косозубых колес и шевронных колес с канавкой между зубчатыми венцами на ободе для выхода инструмента. Эти фрезы применяются также для предварительного, а в отдельных случаях и окончательного нарезания прямозубых конических колес.

В производстве зубчатых колес применяются следующие типы дисковых фрез: стандартные комплекты фрез нормального ряда из 8, 15 или 26 номеров, специальные чистовые дисковые фрезы для нарезания определенного колеса, черновые дисковые фрезы.

Стандартные дисковые зуборезные фрезы нормального ряда. Для каждого модуля и профильного угла, а также для каждого числа зубьев колеса теоретически необходимо иметь специальную дисковую фрезу, что экономически нецелесообразно. Поэтому специальные дисковые фрезы для нарезания определенного колеса применяют:

• для изготовления зубчатых колес с числом зубьев, меньшим 12;
• для зубчатых колес с циклоидальным профилем зуба.

В остальных случаях применяют комплекты, состоящие из 8, 15 или 26шт. Каждая фреза комплекта предназначена для нарезания колес с числами зубьев в определенных границах. Наибольшее распространение получили комплекты, состоящие из 8 и 15 фрез (Рис.1.).

Рис.1. Наборы дисковых зуборезных (модульных) фрез.

Набор их 8 фрез применяется для колес, модуль которых не превышает 8мм. Для колес больших модулей применяется набор фрез, состоящий из 15 номеров.

Профиль фрезы каждого номера отвечает профилю впадины колеса с числом зубьев, наименьшим в соответствующем этому номеру диапазоне. Благодаря этому меньше опасность защемления парного колеса, и процесс зацепления протекает лучше, нежели при проектировании по среднему или большему числу зубьев того же диапазона.

На Рис.2. приведены основные размеры стандартных дисковых зуборезных (модульных) фрез, а на Рис.3. — рабочие размеры этих фрез.

Рис.2. Основные размеры стандартных дисковых зуборезных (модульных) фрез.

Рис.3. Рабочие размеры дисковых (модульных) фрез.

Специальные чистовые дисковые зуборезные (модульные) фрезы для нарезания определенного колеса. Эти фрезы имеют ту же конструкцию, что и стандартные дисковые зуборезные фрезы, но профиль специальной модульной фрезы в точности соответствует профилю впадин нарезаемого колеса. С целью повышения стойкости и производительности такие фрезы конструируют с увеличенным наружным диаметром и увеличенным числом зубьев по сравнению со стандартными дисковыми зуборезными фрезами.