Возможности модернизации конструкций крупномодульных черновых концевых фрез

УДК 621.9.06

ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ КРУПНОМОДУЛЬНЫХ ЧЕРНОВЫХ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ

В.Б.Протасьев, О.В.Козлова

Рассматриваются возможности снижения усилий резания путем разделения режущих кромок на элементы при использовании винтового затылования.

Ключевые слова: зубчатые колеса, концевые модульные фрезы, стружка, усилия резания, стружкоделительные канавки, винтовое затылование, заготовка, конструктивная подача.

При использовании для обработки крупногабаритных зубчатых колес (ш « 30) концевых модульных фрез необходимо принимать меры для снижения усилий резания, особенно если такие инструменты выполняются прямозубыми для упрощения технологии их изготовления и переточки.

Длина сплошных режущих кромок при модуле m = 30 превышает 60 мм, и фрезерование с образованием широких стружек нерационально как из-за возрастания усилий резания, так и сложности сворачивания широких стружек в валики и размещения их в стружечных канавках.

Практика использования концевых фрез показывает, что попадание стружки под режущую кромку или пакетирование стружки приводит к поломке зубьев. Необходимо разделять режущие кромки на отдельные элементы, обеспечивая разделение стружки и ее более легкое удаление из зоны резания с помощью COТC или сжатого воздуха, подаваемого в эту зону.

Традиционное разделение режущих кромок на элементы с помощью стружкоделительных канавок, полученное с использованием радиального затылования неэффективно, поскольку операция нанесения таких канавок выполняется до термообработки.

В соответствии с [1] стружкоделительные канаки рекомендуется изготавливать с помощью винтового затылования [2], которое выполняется после термообработки, что обеспечивает более высокую работоспособность инструмента.

В ТулГУ в течение длительного времени выполнялись исследования возможностей винтового затылования [2], при котором традиционное возвратно-поступательное движение заменяется на винтовое движение, как при обычном резьбошлифовании. Таким образом, удается изготавливать мелкомодульные червячные фрезы (m < 30), но при использовании шлифовально-заточных станков с ЧПУ [3] становится возможным существенно изменить конструкцию крупномодульных концевых фрез.

Суть модернизации заключается в следующем. Концевая фреза изготавливается традиционным способом, включая термообработку, но без нанесения стружкоделительных канавок, они наносятся с помощью шли-

238

фовально-заточного станка с ЧПУ, например ВЗ-452Ф4 [3]. В соответствии с рис. 1 на поверхности фрезы, как и в работе [1], шлифуются правые и левые многозаходные винтовые канавки с одинаковым или неодинаковым шагом Р.

Рис. 1. Изготовление стружечно-делительных канавок

С помощью этих канавок образуются стружкоделительные канавки, смещенные относительно друг друга на величину так называемой конструктивной подачи . Операция выполняется на шлифовально-заточном станке ВЗ-452Ф4 в соответствии с рис. 1. Фреза 1 устанавливается в бабке изделия, которая вместе со столом станка поворачивается относительно оси Y на угол В, соответствующий углу подъема резьбы ю :

Р  1

В = 90° - аг^

2 -к- Гі

где P - шаг правой или левой винтовой поверхности, i - число заходов этой же поверхности.

Заготовка инструмента совершает винтовое движение с постоянным шагом, но координата Y изменяется в соответствии с зависимостью

Ду = rmax — ГМ ,

- максимальный радиус производящей поверхности фрезы,

где г

max

Гм - радиус текущей точки М во впадине стружкоделительной канавки,

239

Ду - изменение исходной координаты у.

Значения гтах и г^ определяются с учетом глубины стружкоделительных канавок h (см. рис. 2), которая должна в несколько раз превышать используемую подачу Sz на зуб инструмента.

I,

Рис. 2. Обеспечение конструктивной подачи вдоль режущей кромки

Расчет управляющей программы описан в работе [3] и в статье не рассматривается.

Более подробно рассмотрим механизм обеспечения конструктивной подачи ^, которая равна осевому смещению зубчиков стружкоделительных канавок на зубьях модульной фрезы относительно друг друга.

Подача ^ обеспечивает исключительно эффективное разделение стружки на элементы и до 30% снижение усилий резания.

На рис. 2 показан механизм образования конструктивной подачи . В целях упрощения показаны развертки винтовых поверхностей с правого (шаг Pl) и левого (шаг P2) направлений при постоянной величине ра-

диуса инструмента r¡.

При одинаковых значениях шагов Py = P2 (рис. 2, а) образуется прямозубый инструмент, при Py. > P2 образуется винтовая канавка правого направления с углом подъема стружечной канавки , если Py. < P2 винтовая канавка основных зубьев имеет левое направление.

Для повышения стойкости зубьев на их вершинах (см. рис. 2, в) рекомендуется выполнять фаску f, превышающую величину D&.

При конструировании инструмента для определения величин D&, Py и P2 используются зависимости работ [1] и [2].

Список литературы

1. Авторское свидетельство СССР №1664474. МПК 5 B23C5/10/ Протасьев В.Б., Соловьев С.И., Ямников А.С. Многозубый фасонный осевой инструмент. БИ № 27. 23.07.91.

2. Протасьев В.Б., Степанов Ю.С., Ушаков М.В. Прогрессивные конструкции затылованных инструментов / под ред. Ю.С. Степанова. Серия «Библиотека инструментальщика». М.: Машиностроение, 2003. 244 с.

3. Протасьев В.Б., Истоцкий В.В. Проектирование фасонных инструментов, изготавливаемых с использованием шлифовально-заточных станков с ЧПУ. М.: ИНФРА-М, 2011. 128 с.

Протасьев Виктор Борисович, д-р техн. наук, проф., imstulgu@pochta.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Козлова Ольга Владимировна, асп., imstulgu@pochta.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

POSSIBILITIES OF MODERNIZA TION OF DESIGNS HEAVY PITCH OF DRAFT TRAILER MILLS

V.B. Protasyev, O. V. Kozlova

Possibilities of decrease in efforts of cutting by division of cutting edges into elements are considered when using a screw relieving.

Key words: cogwheels, trailer modular mills, shaving, efforts of cutting, cutting flute, screw relieving, preparation, constructive giving.

Protasyev Victor Borisovich, doctor of technical sciences, professor, imstulgu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kozlova Olga Vladimirovna, postgraduate, imstulgu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University