Сборные дисковые зуборезные фрезы и процесс механической обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с ЧПУ

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

ТИ. Квалиметрические образы оцениваемого и базового ТИ сравнивают и делают соответствующие выводы: нуждается оцениваемое изделие в улучшении или нет.

2. В основе повышения качества технических изделий лежит улучшение конструктивных и технологических показателей деталей и сборочных единиц. Чем больше учитывается показателей, тем точнее и объективнее оценка качества детали или сборочной единицы.

Литература

3. Каазик Ю.Я. Математический словарь. М., изд. "Физматлит", 2007. - 335 с.

4. Аксарин П.Е. Чертежи для деталирования. М., "Машиностроение", 1993. - 160 с.

5. Клепиков В.В., Бодров А.Н. Технология машиностроения. М., "Форум" , 2008. -860 с.

6. Чупырин В.Н. и др. Технический контроль в машиностроении. Справочник проектировщика. М., "Машиностроение" , 1987. - 510 с.

Сборные дисковые зуборезные фрезы и процесс механической обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с ЧПУ

Отт ОС.

ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ»

Аннотация. Предложена технология обработки крупномодульных зубчатых колес на многокоординатном оборудовании с ЧПУ. Рассмотрены возможности применения сборного дискового инструмента с прямолинейными режущими кромками для чистовой механической обработки эвольвентных профилей зубьев.

Ключевые слова: технология обработки крупномодульных зубчатых колес, многокоординатное оборудование с ЧПУ, сборный дисковый инструмент

Зубчатые колеса относят к числу наиболее сложных и трудоемких деталей в машиностроении, от качества которых в большой степени зависят эксплуатационные характеристики и надежность машин, приборов и механизмов, в которых они применяются. Зубчатые детали используются в тяжелом транспортном машиностроении, судостроении, атомном и энергетическом машиностроении, горнодобывающем и подъемно-транспортном машиностроении, а также в интенсивно развивающейся в последнее время ветроэнергетике.

Самыми распространенными среди зубчатых передач являются цилиндрические, поскольку методы их нарезания универсальные и применяются практически во всех типах производства. Характерными для тяжелого машиностроения можно считать цилиндрические зубчатые колеса диаметром 250 - 12 500 мм, имеющие модуль не менее 10 мм.

Для нарезания зубьев крупномодульных зубчатых деталей применяют пальцевые (т = 50-75 мм), дисковые (т = 30-50 мм) и червячные (т =10-30 мм) модульные фрезы на универсальном зуборезном оборудовании. Операции зубофрезерования занимают большую долю (около 70-80%) технологического времени, затрачиваемого на полную обработку детали, поэтому важно уделять повышенное внимание этому процессу.

Сегодня основным направлением развития металлообработки является использование многокоординатного оборудования с ЧПУ совместно с высокопроизводительным твердосплавным инструментом. Такое сочетание на операциях зубофрезерования позволит повысить производительность обработки, снизить себестоимость и улучшить качество обработки зубчатых колес.

Применение современных станков с ЧПУ позволяет резко увеличить скорости резания, что дает возможность эффективного использования зуборезного инструмента с режущей частью из твердого сплава. Кроме того, вследствие замены традиционных кинематических цепей станков электрическими связями и индивидуальными приводами, управляемыми ПК, появилась возможность электронного согласования движений инструмента и изделия. К то-

му же на таком оборудовании точности методов обкатки и единичного деления практически совпадают. Поэтому представляется возможным получить значительный эффект от внедрения разрабатываемых инновационных технологий и твердосплавных инструментов за счет возможности усложнения кинематики обработки при одновременном упрощении конструкции инструмента.

В работе предпринята попытка использовать сборный дисковый твердосплавный инструмент с прямолинейными режущими кромками для чистовой обработки крупномодульных зубчатых колес. Для проведения исследования процесса была разработана конструкция режущего инструмента и оснастки в системе трехмерного твердотельного моделирования Компас 3Б (рисунок 1), а также изготовлены лабораторные образцы (рисунок 2).

В качестве исходных данных для построения модели применялись основные характеристики зубчатых изделий, совокупность которых с законом движения инструмента и заготовки позволила получить эвольвентный профиль.

Рисунок 1 - Моделирование эксперимента в среде Компас ЭБ

Ш

Рисунок 2 - Лабораторный образец сборной дисковой фрезы и приспособления

Для проверки функционирования разработанной модели был поставлен физический эксперимент на зубчатом колесе m = 12 мм, z = 12, x = 0,3 с шириной венца B = 15 мм.

Эксперимент проводился на 5-координатном обрабатывающем центре с ЧПУ Willemin W-400 (рисунок 3). Обработка производилась со скоростью V = 120 м/мин. Причем левые стороны зубьев обрабатывались при подаче Бг = 0,04 мм/зуб, а правые - Бг = 0,8 мм/зуб. Эксперимент показал адекватность разработанной модели и реального метода обработки на станке с ЧПУ.

Проведенные испытания подтвердили предположение о правомерности использования предложенного метода формообразования крупномодульных зубчатых колес. Наши наблюдения позволили выделить следующие преимущества предложенного инструмента:

• простота формы профиля инструмента позволяет эффективно использовать в качестве инструментального материала твердый сплав;

• конструкция инструмента упрощается и улучшаются его геометрические параметры;

• метод позволяет управлять погрешностью обработки, в отличие от стандартных зуборезных инструментов;

• расширяется диапазон обрабатываемых модулей одним инструментом;

• открывается возможность оптимизации схем срезания припуска и улучшения условий

стружкоотвода.

Рис. 3. Проведение эксперимента на обрабатывающем центре с ЧПУ

Полученная шестерня была измерена на координатно-измерительной машине КЫНОЕЬКВЕКО Р26 (рисунок 4) и получены следующие результаты (таблица 1):

- -д т<

Рис. 4. Измерение погрешности профиля зубчатого колеса

Таблица 1.

Результаты измерений

Отклонения, полученные в резуль- Допустимые отклонения

Тип погрешности тате измерений, мкм по ГОСТ 1643-81, мкм

Бг = 0,04 мм/зуб Бг = 0,8 мм/зуб 6 ст. 8 ст.

Погрешность профиля зуба 15,3 31,8 16 32

Суммарная погрешность контактной линии 18,6 34,5 25 45

Отклонение шага ± 8,3 ± 22,1 ± 18 ± 36

Накопленная погрешность шага 28,2 28,2 63 125

Результаты измерений позволяют сделать вывод о том, что при работе с подачей Бг = 0,04 мм/зуб полученные отклонения соответствуют 6 степени точности по ГОСТ 1643-81, а при подаче Бг = 0,8 мм/зуб - 8 степени точности.

Таким образом, теоретически доказана и экспериментально подтверждена возможность достижения 6 степени точности (ГОСТ 1643-81) зубчатых колес при чистовой обработке на станках с ЧПУ дисковым инструментом с прямолинейными режущими кромками.

Анализ методов исследования контактного трения, основанных на выдавливании деформируемого материала

к.т.н. доц. Петров П.А., Воронков В.И., к.т.н. Петров М.А., Назарова О.А., Шайхулов М.В.

МГТУ «МАМИ», ОАО «СМК» p.petrov@mami.ru

Аннотация. В статье приводятся результаты исследования контактного трения, возникающего в процессе выдавливания деформируемого материала.

Ключевые слова: обработка металлов давлением, выдавливание деформируемого материала, контактное трение

Эффективность применения процессов обработки металлов давлением при повышенных температурах в значительной степени зависит от правильного выбора технологических смазок, способствующих снижению показателя трения (коэффициента трения либо фактора трения) и уменьшению износа штампа. Подбор технологической смазки выполняется, как правило, по величине показателя трения. В качестве показателя трения рассматривается коэффициент трения либо фактор трения, что определяется уравнением, описывающим граничные контактные условия [1-3].

Среди наиболее доступных в реализации экспериментально-аналитических методов оценки контактного трения можно выделить следующие методы, основанные на выдавливании деформируемого материала: метод выдавливания двухстороннего стакана [4], метод комбинированного прямого и обратного выдавливания [5], метод выдавливания в полость неограниченной длины [6] и метод выдавливания Т-образного образца [7]. Предложенный в 2009 г. Джанг К. метод выдавливания Т-образного образца считается универсальным методом исследования и оценки контактного трения, учитывающим особенности течения материала на свободной поверхности инструмента и в закрытых формообразующих полостях инструмента [7].

Целью данной статьи является сравнительный анализ экспериментально-аналитических методов оценки показателя трения, основанных на выдавливании деформируемого материала, а также определение области их применения. В качестве критерия, выбранного для сравнения методов, выступает значение контактного давления на поверхности контакта дефор-