Стойкостные исследования червячных зуборезных фрез с закругленной вершиной зубьев Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И ТРАНСПОРТ

СТОЙКОСТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧЕРВЯЧНЫХ ЗУБОРЕЗНЫХ ФРЕЗ С ЗАКРУГЛЕННОЙ ВЕРШИНОЙ ЗУБЬЕВ

Н.Я. Смольников, к. техн. н.,

УДК 621. 914

профессор каф.

«Металлорежущие станки и инструменты», ВолгГТУ

Г.Г. Скребнев, к. техн. н., доцент каф. «Металлорежущие станки и

инструменты», ВолгГТУ

Учитывая, что стойкость любого режущего инструмента является его важнейшей характеристикой, определяющей области его рационального применения, в лаборатории резания Волгоградского государственного технического университета продолжительное время проводятся исследования процесса зубо-фрезерования с целью изучения влияния конструктивных и геометрических параметров зуборезных фрез и нарезаемых зубчатых колес, а также технологических факторов процесса на износ обычных червячномодульных фрез с закругленной вершиной зубьев. Исследовалось влияние различных факторов на величину износа и стойкости как обычных фрез, так и фрез с прогрессивной схемой резания ■

The endurance of any cutter is one of the most important parameters that define the fields of its rational application. For many years the process of gear-milling has been studied in the laboratory of cutting of Volgograd State Technical University. The main purpose of this study is to investigate the effect of technical factors of the process and the effect of hobs and gear wheels constructive and geometrical parameters on round-gear hobs attrition. The various factors effect on both common gear hobs and gear hobs with progressive circuit of cutting has been analyzed ■

ANALYSIS OF ROUND-GEAR HOBS ENDURANCE

* * *

лес, а также технологических факторов процесса на износ обычных червячномодульных фрез с закругленной вершиной зубьев. Исследовалось влияние различных факторов на величину износа и стойкости как обычных фрез, так и фрез с прогрессивной схемой резания. Основными результатами исследований явились следующие:

является его важнейшей характеристикой, определяющей области его рационального применения, в лаборатории резания Волгоградского государственного технического университета продолжительное время проводятся исследования процесса зубофрезерования с целью изучения влияния конструктивных и геометрических параметров зуборезных фрез и нарезаемых зубчатых ко-

1) с увеличением подачи увеличивается толщина слоев, срезаемых различными участками режущего профиля

зубьев фрезы, возрастают углы контакта каждой точки режущих кромок с обрабатываемой заготовкой, следствием чего является увеличение длины срезаемого слоя. В совокупности это приводит к затруднению процесса стружкообра-зования, а следовательно, и к увеличению износа зубьев фрезы;

2) с увеличением модуля, с одной стороны, растут толщины слоев, срезаемых зубьями фрезы, хотя не прямо пропорционально увеличению модуля. С другой стороны, увеличение модуля нарезаемого колеса, при прочих равных условиях, требует применения фрез с большими диаметрами, с большей длиной загруженной части, а это в итоге способствует лучшему отводу тепла из зоны резания. Однако первый фактор является преобладающим, в результате чего возникает незначительное увеличение износа зуба, лимитирующего стойкость фрез с различными схемами резания;

3) с увеличение числа зубьев нарезаемого зубчатого колеса происходит уменьшение толщины слоев, срезаемых зубьями обычной фрезы. При этом увеличение толщины срезаемого слоя происходит во столько раз, во сколько увеличилось число зубьев нарезаемого зубчатого колеса. Также при увеличении числа зубьев нарезаемого зубчатого колеса происходит увеличение расстояния между наиболее изношенным зубом фрезы и межосевым перпендикуляром «фреза-заготовка». Это приводит к тому, что толщина срезаемого слоя уменьшается не пропорционально увеличению числа зубьев нарезаемого зубчатого колеса. Так, при увеличении числа зубьев нарезаемого колеса в два раза, толщина срезаемого слоя уменьшается всего в 1,2-1,3 раза, поэтому уменьшение износа обычных фрез не

обратно пропорционально увеличению числа зубьев нарезаемого колеса.

Результаты проведенных исследований по изучению влияния скорости резания при зубофрезеровании радиусными фрезами с различными схемами резания на износ зубьев фрез показывают, что в диапазоне скоростей 27-67 м/мин, увеличение скорости резания приводит к росту износа задних поверхностей зубьев фрезы. При одновременной работе нескольких режущих кромок зуба фрезы, то есть при несвободном резании, усадка стружки и давление поверхности резания на задние грани зубьев фрезы с увеличением скорости резания снижаются. Следовательно,

снижается эффект от разделения сложной стружки, срезаемой зубом обычной фрезы, на элементарные стружки.

Анализ зависимостей износа зубьев фрез с различными схемами резания от времени их работы показывает, что интенсивность износа зубьев фрез с прогрессивной схемой резания меньше, чем у обычных фрез. Последнее обстоятельство связано с тем, что максимально изношенный зуб обычной фрезы работает режущим периметром из трех режущих кромок.

Таким образом, зубья обычной фрезы срезают стружки сложной формы, что в свою очередь приводит к возникновению дополнительных деформаций сдвига и смятия у смежных боковых сторон и вследствие этого, интенсивному истиранию боковых граней.

При работе фрезами с прогрессивной схемой резания происходит разделение сложных стружек на элементарные, а значит, отсутствуют указанные деформации.

При попутном зубофрезеровании как обычные фрезы, так и фрезы с прогрессивной схемой резания изнашива-

ются несколько меньше, чем при встречном.

На основе всего комплекса экспериментальных данных были получены зависимости максимального износа обычных фрез и фрез с прогрессивной схемой резания от различных факторов.

При встречном зубофрезеровании: для обычных фрез

для фрез с прогрессивной схемой резания

При попутном зубофрезеровании износ задней поверхности зубьев фрез протекает несколько медленнее, чем при встречном зубофрезеровании. Зависимости износа при попутном зубофрезеровании имеют вид: для обычных фрез

-Кь -(З)

для фрез с прогрессивной схемой резания

* = из ‘ 10 ; - V -¿'Г' */-71 ■ Ч1С(4)

Приведенные формулы содержат поправочный коэффициент Кь, который учитывает влияние совокупности факторов: применяемой СОЖ, оптимальных передних и задних углов, марки материала обрабатываемой заготовки и числа реек фрезы на износ ее зубьев.

Выводы

1. Стойкость червячно-модульных фрез с прогрессивной схемой резания, имеющих рациональные параметры коррекции, выше стойкости обычных фрез в 2-2,5 раза.

2. Полученные эмпирические

формулы учитывают зависимость величины износа от скорости резания, времени работы фрезы, величины вертикальной подачи, модуля и числа зубьев нарезаемого колеса, геометричес-

ких параметров зуба фрезы, метода зубофрезерования, марки обрабатываемого материала и марки СОЖ.

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЧЕРВЯЧНОМОДУЛЬНЫЕ ФРЕЗЫ С РАДИУСНОЙ ВЕРШИНОЙ ЗУБА

УДК 621. 914

Н.Я. Смольников, к. техн. н., профессор каф. «Металлорежущие станки и инструменты», ВолгГТУ Г.Г. Скребнев, к. техн. н., доцент каф. «Металлорежущие станки и инструменты», ВолгГТУ

Проблеме повышения стойкости червячно-модульных фрез посвящено большое количество исследований. Одним из наиболее эффективных путей решения данной проблемы является применение фрез с прогрессивной схемой резания. Однако все проведенные в этом направлении работы посвящены фре-