Исследование процессов интенсивной и высококачественной лезвийной зубообработки закаленных зубчатых колес на станках с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: Исследование процессов интенсивной и высококачественной лезвийной зубообработке закаленных зубчатых колес на станках с ЧПУ

1. Анализ схем резания при интенсивной и высококачественной зубообработке

Нужно скоцентрировать внимание на том, что такая обработка возможно на станках с ЧПУ, разработкой компоновок и систем управления, которыми занимаемся на кафедре КМСИТ

В связи с тем, что тяжелые зубофрезерные станки, изготовленные на ОАО “Коломенский ЗТС” (г. Коломна), по жесткости и быстроходности не предназначены для работы методом обкатки твердосплавными червячными фрезами, а также из-за сравнительно невысокой стойкости используемых отечественных твердых сплавов, производственный опыт ряда заводов показал, что точность обработки крупномодульных и закаленных до HRC_э 50…55 колес модулем m>12мм червячными твердосплавными фрезами по нормам плавности и контакта не превышает 9…10-ой степеней точности по ГОСТ1643- 81.

Метод прерывистого обката используется на зубострогальных и зубошлифовальных станках и обладает тем преимуществом, что в момент рабочего хода инструмента заготовка колеса неподвижна или совершает незначительный поворот, т.е. обработка протекает, по сравнению с методом обкатки с обеспечением наибольшей контактной жесткости инструмента и определяет способность поверхностных слоев зубчатых колес, находящихся в контакте с режущей кромкой инструмента, с учетом радиуса округления с мм, обеспечивать процесс резания. При механической обработке зубьев закаленных колес скоростным резанием немодульными фрезами поверхностный слой подвергается пластическому деформированию и местному кратковременному нагреву. В этом слое возникают остаточные напряжения, которые имеют значительную величину[1, 2, 3]. При реализации технологии лезвийной обработки закаленных колес инструментами дискового типа предложены схемы резанияIи II (рис. 1, а, б).

Рисунок1 - Схемы резания дисковыми немодульными фрезами

Достоинство схем I и II в том, что оба инструмента расположены на одной и той же оправке, т.е. имеется возможность осуществить привод вращения от одного электродвигателя.

При схеме III (рис. 2,а) в качестве станочной линии зацепления пары инструмент - деталь используется нормаль к эвольвентам РК, расположенная горизонтально.

Обработка правой и левой боковых поверхностей зубьев колеса осуществляется раздельно, обработка ведется за два прохода.

Схема резания IV (рис. 2,б) предполагает одновременную обработку обеих боковых поверхностей зубьев колеса с использованием двух дисковых фрез, расположенных с наклоном на угол . Профильный угол зубьев фрезы равен .

а) - схема резания III; в) - схема резания IV

Рисунок 2 - Перспективные схемы скоростногозубофрезерования

Возможна разновидность схемы IV, которую назовем схемой V, когда обработка правой и левой поверхностей зубьев производится раздельно путем установки на оправке вначале одной, например, левой фрезы, а затем правой. Обработка колеса производится в два прохода.

Достоинство схем резания III, IV, V по сравнению со схемами I, II заключается в возможности использования инструментов, размеры режущих кромок которых не зависят от размеров (модуля) обрабатываемых зубьев колеса и значительно, в 3…7 раз меньше, чем размеры кромок инструментов, рассмотренных в работе.

При схемах I и II режущие кромки инструментов полностью задействованы в обработке, точка контакта лезвия и зуба колеса перемещается по всей длине кромки. В этих условиях оснащение всего периметра режущей кромки керамическими пластинками из-за разности их размеров не позволит получить профиль зуба достаточно высокой степени точности.

Применение схем резания III, IV, V позволяет оснастить дисковые фрезы 4^х-гранными керамическими пластинками марки ВОК-71 с размерами 12,7 х 12,7 мм. Инструмент при этом не требует затачивания и перетачивания, удобен в эксплуатации и ремонте.

Из схем резания для дисковых фрез, оснащенных минералокерамикой (III, IV) наиболее эффективной является схема IV. Здесь путь обката наименьший, но необходимо учитывать величину вспомогательного времени, связанного с переустановкой инструмента и подналадкой заготовки колеса.

Схема III является второй по эффективности. Недостаток ее в том, что из-за большого исходного смещения инструмента относительно оси колеса на существующих станках ОАО “КЗТС” (г.Коломна) возможна обработка косозубых колес только с наружным диаметром до 800 мм. Схема IV удобна в эксплуатации, т.к. не требует переустановки фрез.

2. Особенности зубообработки закаленных колес одношпиндельной и двухшпиндельной схемой резания

Для чистовой обработки закаленных колес на станках фирмы “MAAG” разработаны две конструкции специальных фрезерных суппортов: одношпиндельная, реализующая схему III, и двухшпиндельная, реализующая схему резания IV [2].

На рис. 3 показана принципиальная конструкция одношпиндельногоспецсуппорта к станку мод. 5А342Ф3. Суппорт состоит из основания 1, присоединяемого к колоне станка, поперечной траверсы 2, на которой размещена инструментальная каретка 3 с индивидуальным приводом 4 и дисковой фрезой 5. Тангенциальное перемещение траверсы 2 осуществляется с помощью ходового винта 6, а возвратно-поступательные перемещения вверх-вниз каретки 3 с инструментом осуществляются с помощью высокомоментного электродвигателя и шариковой винтовой пары (ШВП) 8.

Отличительными особенностями спецсуппорта к станку мод. 5343Ф3 являются (рис. 4) наличие двух шпинделей 1 и 2, расположенных по отношению к основанию 3 под углом , и увеличенная длина направляющих траверсы 4, позволяющая обработать зубчатые колеса с длиной зуба = 1500 мм.

Каждая из двух дисковых фрез 5 и 6 имеет индивидуальные приводы 7 и 8, а расстояние между ними регулируется с помощью установочных винтов 9 и 10. Суппорт позволяет обрабатывать улучшенные и закаленные зубчатые колеса с модулем зубьев до мм, углом наклона зубьев до и наружным диаметром до мм.

Рисунок 3 - Принципиальная конструкция одношпиндельногоспецсуппорта к вертикально-зубофрезерному станку мод. 5А342Ф3

Рисунок 4 - Принципиальная конструкция двухшпиндельногоспецсуппорта к зубофрезерному станку мод. 5343Ф3

Оба суппорта предполагалось использовать в первую очередь для чистовой обработки закаленных колес и приводных шестерен рудо- и углеразмольных мельниц взамен зубошлифования и с целью исключения кооперации производства или приобретения импортного дорогостоящего зубошлифовального оборудования.

3. Оснащение интенсивной и высококачественной зубообработки закаленных колес скоростными дисковыми немодульными фрезами

Дисковая фреза (рис. 5) одностороннего резания состоит из корпуса 1, на периферийной поверхности которого выполнены пазы под пластинки. В пазы вставлены керамические режущие пластинки 2 (форма 03131 по ГОСТ 25003-81, материал ВОК-71 по ГОСТ 26630-85), которые закрепляются в корпусе посредством прижимов 3 и винтов 4. Кольцо 5, служащее для базирования режущих пластинок, крепится к корпусу 1 винтами 6 [2].

Рисунок 5 - Дисковая фреза одностороннего резания

Для обработки зубчатого колеса - правой или левой боковых поверхностей зубьев - устанавливают и закрепляют в специальном суппорте, соответственно, правую или левую фрезу.

Фреза крепится к шпинделю специального суппорта четырьмя винтами М12. Крутящий момент от шпинделя к фрезе передается двумя торцевыми шпонками. зубообработка закаленный колесо фреза

После обработки одной боковой поверхности всех зубьев колеса левая фреза на спецсуппорте меняется на правую. Изменяется направление вращения и направления хода колеса на обратные и производится обработка другой стороны зубьев колеса.

Такая конструкция дисковой фрезы позволяет сократить номенклатуру зуборезного инструмента и экономить вспомогательное время на переустановку фрезы. На рисунках 6 и 7 показаны конструкции дисковых фрез.

Рисунок6 - Конструкция дисковой фрезы одностороннего резания m = 12…36 мм

Рисунок 7 - Конструкция дисковой фрезы двухстороннего резания m = 20…36 мм

Выводы

1. Для обеспечения оптимальной долговечности и технологической надежности процесса формообразования зубчатых закаленных колес немодульными фрезами разработаны методики по выбору оптимальных технологических параметров обработки.

2. При механической обработке зубьев закаленных колес скоростным резанием немодульными фрезами поверхностный слой подвергается пластической деформации и местному кратковременному нагреву. В этом слое возникают остаточные напряжения, которые имеют значительную величину.

3. Разработанная на основании проведенных исследований численная модель достаточно хорошо описывает многие явления процесса зубофрезерования. Возможно и дальнейшее уточнение расчетов путем учета влияния температуры, задания переменного закона трения на передней грани и т.п.

Библиографический список

1. Гинзбург Е.Г. Производство зубчатых колес / Е.Г. Гинзбург, Н.Т. Халебский. - Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1978. - 136 с.

2. Клочко А.А. Технологическое основы обеспечения процесса зубообработки закаленных крупномодульных зубчатых колес [Текст] / А.А. Клочко, А.Н. Кравцов; Донбасская государственная машиностроительная академия; Закрытое акционерное об-во "ОНИКС" - Краматорск: ДГМА; Ирбит: ОНИКС, 2014 - 299 с.: ил., табл.; - (Серия: «Проектирование и применение режущего инструмента в машиностроении» / Общ.ред. Ю.М. Соломенцев). ISBN 978-5-906703-02-6.

3. Мельник М.С. Синтез кинематики универсального зубообрабатывающего станка с ЧПУ /М.С. Мельник, А.А. Клочко //Надежность инструмента и оптимизация технологических систем : сб. науч. тр. - Краматорск : ДГМА, 2010. - Вып. 27. - С. 63-68.

Размещено на Allbest.ru