CC BY
15
Shubin Alexandr Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, head of department, Shubin55@,mail. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,
Vitchuk Pavel Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,
Fadeev Vladimir Vladimirovich, student, fadeev. volodya2010@yandex. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch
УДК 621.833
НАРЕЗАНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК НА ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ЧЕРВЯЧНЫХ
КОЛЕС
К.Ю. Хрячков, С. Л. Рахметов, В.В. Хрячкова
Проанализированы методы нарезания стружечных канавок на инструменте для чистовой обработки червячных колес. Рассмотрены случаи возникновения погрешностей: недорезов и срезов при образовании стружечных канавок. Исследовано влияние параметров фрезы на форму стружечных канавок.
Ключевые слова: чистовая обработка червячных колес, шевер, стружечные канавки.
Для повышения качества работы червячных передач, улучшения плавности работы можно использовать шевер, что позволит уменьшить огранку боковых поверхностей зубьев венца червячного колеса и повысить сопрягаемость зубчатой пары.
Для чистовой обработки червячных колес используется червячный шевер, на боковых сторонах витка которого образованы насечки, отверстия или канавки для обеспечения процесса резания.
Известен инструмент для чистовой обработки червячных колес (патент на полезную модель №38125), геометрические параметры которого соответствуют геометрическим параметрам рабочего червяка. Конструктивной особенностью данного инструмента являются канавки, которые располагаются на боковых поверхностях витка (рис.1).
173
Рис. 1. Вид инструмента для чистовой обработки червячных колес
Нарезание стружечных канавок осуществляется концевой фрезой на токарном станке с ЧПУ или при замене гипоциклоиды дугой соответствующего радиуса кривизны торцовой фрезой при установке заготовки ше-вера в делительной головке на вертикально-фрезерном станке. Второй вариант наиболее прост, но для его реализации необходимо определить угол наклона оси фрезы к оси шевера и ее минимально возможный диаметр.
При формообразовании стружечных канавок по второму способу из-за различного диаметра торцевой фрезы и ее угла установки по отношению к детали возникают погрешности в стружечных канавках, которые влияют на их глубину.
Для определения минимального диаметра <4тЬ торцовой фрезы выбираются три точки на боковой поверхности червяка: две из них располагаются на диаметре вершин червяка, а одна - на диаметре впадин (рис. 2).
Рис. 2. Схема нарезания стружечных канавок: а - расположение торцовой фрезы между витками червяка; б - сечение червяка торцовой плоскостью фрезы; в - параметры торцовой фрезы
На возникновение недорезов или срезов при образовании стружечных канавок влияет угол подъема витка червяка.
Произведен расчет погрешностей, получаемых при фрезеровании канавки по отношению к номинальной поверхности витка для трехзаход-ного червяка с модулем 10 мм. Результаты сведены в табл. 1.
Таблица 1
Погрешности формы стружечной канавки
Диаметр фрезы dk мм Недорез Ин мм Срез Нз, мм
64 4,34164 -0,16122
72 4,65919 -0,30281
80 4,38916 -0,50168
88 4,39185 -0,62322
96 3,70315 -0,80865
104 3,57239 -0,94366
По результатам расчета построены графики влияния диаметра фрезы на погрешности стружечной канавки (рис. 3). Из табл. 1 и графика (рис. 3) видно, что с увеличением диаметра фрезы погрешность в виде не-дореза уменьшается, а срез части витка возрастает, из-за чего можно сделать вывод, что стружечная канавка будет переменной по глубине.
Рис. 3. Влияние диаметра фрезы на погрешности стружечной канавки
При изменении угла установки фрезы возникают недорезы и срезы части витка шевера.
Данные расчетов сведены в табл. 2, для наглядного представления построены графики (рис. 4).
Таблица 2
Влияние угла наклона фрезы на глубину стружечной канавки
Угол установки <%0кг ,град. Недорез кн мм Срез кз мм
7,564453 -2,54155 1,49071
8,18909 -2,22626 2,008582
9,458513 -1,82789 2,295327
12,54215 -1,00148 3,010409
17,71905 -1,07073 3,772196
Анализ графиков показывает, что при увеличении угла установки фрезы недорезы витка уменьшаются, а срезы увеличиваются, что приводит к переменной глубине стружечной канавки.
едорез
" Н
7 ? 1 1 1 3 1 5 1 7
ГЧ
1
Угол наклона диска ^Оь. , град.
Рис. 4. Зависимость погрешности глубины стружечной канавки
от угла наклона фрезы
По результатам таблицы построены графики (рис. 5). Анализ графиков показывает, что стружечная канавка вдоль своей длины имеет переменную глубину. Это может оказывать влияние на размещение стружки в процессе шевингования и на ее форму.
Пример показывает, что, проводя касательные плоскости к через три различные точки на боковой поверхности витка червяка, при совмещении с этой плоскостью торцовой плоскости инструмента (даже без предварительно выбранной глубины) можно получить канавку - в случае положительных значений А к, или зазор (недорез) - в случае отрицательных значениях А к.
Операцию нанесения насечек на боковые поверхности червячного шевера возможно осуществить, запрограммировав взаимные перемещения фрезы и заготовки на станках с ЧПУ (рис. 6).
176
Рис. 5. Погрешность глубины стружечной канавки
Обработку возможно осуществлять на фрезерных станках с ЧПУ при осуществлении взаимного движения заготовки и фрезы по координатным осям, а также вращения заготовки вокруг оси центров для осуществления обката или деления.
Для получения стружечных канавок на червячном шевере выбрана концевая пятизубая фреза с числом режущих зубьев 5, 02 мм по ГОСТ 17025-71. Уменьшенный диаметр позволяет снизить погрешность обработки во время интерполяции, но увеличивает погрешность за счет слабой жесткости режущей части фрезы.
Шевер закрепляется на оправке в поворотный стол Мккеп, установленный на станке ЕаписЯоЬоёгШ а-1Б.
Процесс нарезания стружечных канавок происходит за счет запрограммированного взаимного движения фрезы и заготовки. Сначала обрабатывают одну сторону витка червяка, затем переустанавливают шевер и обрабатывают вторую сторону червяка.
Перед выполнением операции необходимо настроить инструмент с помощью датчика положения инструмента, проверить вылет инструмента из цангового патрона. Он должен составлять не менее 18 мм. Это позволит во время обработки избежать удара патрона о заготовку, что может повредить станок.
Заготовка, закрепленная в поворотном столе №ккеп,разворачивается на угол 65° по отношению к оси шпинделя, для того чтобы боковая поверхность червячного шевера расположилась под углом 45° к оси шпинделя. Это позволит за один проход получить канавку необходимой формы.
Как сказано выше, для обработки канавок данной формы (рис. 7) необходимо, чтобы заготовка и фреза перемещались взаимно. Разработанный цикл обработки данной поверхности изображен на рис. 8.
Рис. 6. Схема взаимного положения фрезы и заготовки
в конце обработки
Как видно из схемы, инструмент совершает следующие циклические перемещения:
1-е - перемещение фрезы вдоль боковой поверхности червячного шевера со смещением фрезы вдоль оси шевера для компенсации подъема витка;
2-е - обратное перемещение фрезы вдоль боковой поверхности червячного шевера со смещением фрезы вдоль оси шевера для компенсации подъема витка;
3-е - отвод фрезы в вертикальном направлении для избежания столкновения фрезы с заготовкой во время поворота заготовки при переходе на обработку следующей канавки;
4-е - подвод фрезы в вертикальном направлении для начала обработки новой канавки.
Рис. 7. Форма насечек, Рис. 8. Схема движения
на боковой поверхности инструмента во время обработки
червячного шевера
Совместно с перемещением инструмента заготовка совершает вращение вокруг своей оси, обеспечивающее правильную траекторию инструмента на заготовке (рис. 9).
Зпготодка не дращается Поборот по чс. на 36° / Поборот протиб чс. на 12°
\ Поборот по чс. но 36'
Рис. 9. Схема совмещенного поворота заготовки
Во время 1-го движения инструмента заготовка совершает поворот в направлении витка на 36°. Без её остановки начинается 2-е перемещение инструмента. Шевер продолжает вращаться в направлении витка еще на 36°. Затем инструмент отходит от заготовки для осуществления деления. Заготовка совершает обратное вращение на 24°.
Проанализировав методы нарезания стружечных канавок на инструменте для чистовой обработки червячных колес, можно сделать вывод, что стружечные канавки возможно нарезать как на универсальном станке, так и на станке с ЧПУ.
Список литературы
1. Ананьева В.В. Шевингование крупномодульных червячных колес шеверами с криволинейными стружечными канавками: дис. ... канд. техн. наук. Тула: ТулГУ. 2004. 141 с.
Хрячков Константин Юрьевич, инженер, khryachkovy@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Рахметов Станислав Львович, асп., rakhmetov_s@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хрячкова Валерия Валериевна, канд. техн. наук., доц., hryachkovavv@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE CURVED CUTTING FLUTES ON THE TOOL FOR FINISHING WORM WHEELS K.Y. Hryachkov, S.L. Rakhmetov, V.V. Hryachkova
The methods of cutting flutes on the tool for finishing worm wheels. The cases of occurrence of errors: nedorezov and slices in the formation of the chip grooves. The influence of tool parameters on the form of chip grooves.
Key words: finishing worm wheels, shaver, flute.
Hryachkov Konstantin Yurjevish, engineer, khryachkovy@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Rakhmetov Stanislav Lvovish, postgraduate, rakhmetov_s@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Hryachkova Valeriya Valerievna, candidate of technical sciences, docent, hryachko-vavv@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
