Технология изготовления системы цилиндрических отверстий в червячных шеверах

ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

УДК 621.833

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЙ В ЧЕРВЯЧНЫХ ШЕВЕРАХ

А.Н. Поликарпов, В.В. Хрячкова, К.Ю. Хрячков

Известен инструмент для чистовой обработки червячных колес (патент на полезную модель №105211). Одной из операций при его изготовлении является получение отверстий, образующих режущие кромки на боковых сторонах зуба. Элементы разработанной технологии могут применяться как на вновь обрабатываемом шевере, так и на уже обработанном червяке, производя его доработку в соответствии с разработанной технологией.

Ключевые слова: червячный шевер, система, цилиндрические отверстия, механическая обработка.

Самым распространенным способом, повышающим точность зубчатого венца, является шевингование. Известно несколько конструкций червячных шеверов. Однако они трудоемки в изготовлении, не позволяют осуществлять доводку зубчатого венца со специальным профилем, не технологичны в условиях индивидуального производства, не могут шевинго-вать с осевой подачей при свободном обкате. Инструмент для чистовой обработки червячных колес (патент на полезную модель №105211) выполнен в виде червяка с профилем, определяемым видом зацепления, на обеих сторонах витков червяка сделаны отверстия для вымывания стружки из зоны обработки, образующие режущие кромки, обеспечивающие при свободном обкате непрерывный контакт с обрабатываемым колесом (рис. 1).

В машиностроении существуют различные типы отверстий. Наиболее технологичными из существующих являются цилиндрические гладкие отверстия, которые в большей степени не требуют применения специального инструмента. Исходя из этого, данный тип отверстий выбран в качестве основного элемента червячного шевера. Исходными данными для

разработки операции являютяся две «виртуальные» заготовки, имеющие разные входные параметры и виды поверхности. Первая заготовка является сборочной единицей, изготавливаемой на предприятии ОАО «Тулаэлек-тропривод», которая в составе своей конструкции имеет уже нарезанный профиль (рис. 2, а); вторая вновь спроектированный шевер (рис. 2, б). На рис. 2 представлены заготовки до получения отверстий.

Рис. 1. Инструмент для чистовой обработки червячных колес

а б

Рис. 2. «Виртуальные» заготовки: а - заготовка №1 - сборочная единица - червяк (разрез 3А); б - заготовка №2 - червячный шевер перед сверлением цилиндрических

отверстий

Рассмотрим основные методы получения отверстий для этих заготовок и выберем наиболее оптимальный способ.

Первый способ - получение отверстий в криволинейных поверхностях по кондукторным втулкам.

Особенно это важно для заготовки №1 (рис. 2, а) а для заготовки №2 (рис. 2, б) это менее критично так как исходя из конструкции отверстия располагаются перпендикулярно и по центру оси шевера. Схемы сверления на универсальных станках представлены на рис. 3.

Обработку можно производить как на станках сверлильной группы, так и на станках фрезерной группы. Для заготовки 1 последовательность получения отверстия выглядит следующим образом:

1) предварительное фрезерование площадки;

2) центрование отверстий;

3) сверление отверстия.

Для заготовки №2 - центрование, затем сверление.

а б

Рис. 3. Сверление отверстий по кондукторным втулкам: а - для заготовки №1; б - для заготовки №2;

1 - заготовка; 2 - кондуктоная втулка; 3 - основание; 4 - сверло

При этом сталкиваются со следующими проблемами:

1) необходимость проектирования специального приспособления, совмещающего в себе кондуктор и делительную головку;

2) сложность самого процесса механической обработки;

3) при отсутствии приспособления существует необходимость в разметке отверстий, что значительно снижает точность изготовления шевера;

4) конструкция шевера предполагает, что диаметры отверстий составляют 3,5 мм при большой глубине (в частности, для заготовки №2 глубина составляет 40,5 мм). Соответственно данные отверстия можно отне-

77

сти к глубоким, при этом существуют необходимость в постоянном выводе режущего инструмента из зоны обработки и отсутствие подачи охлаждающей жидкости на станках данных типов для должной эвакуации стружки;

5) в целом, для станков данного типа данная операция является трудоёмкой и займет большое количество времени.

Второй способ - обработка на станках электрофизико-химической обработки.

Для реализации данного способа также требуется поворотное устройство, управляемое от системы числового программного управления. Однако установка в ванну такого устройства проблематично, да и скорость обработки невысока.

Третий способ - обработка на станках с числовым программным управлением. Это самый предпочтительный вариант получения отверстий на данных заготовках. В качестве примера можно взять следующие типы компоновок станков

а б

Рис. 4. Станки с числовым программным управлением: а - вертикально-фрезерный станок с ЧПУ с поворотным приспособлением; б - токарно-фрезерный обрабатывающий центр

с ЧПУ

Рассмотрим основные методы получения отверстий. 1. Получение площадки, для последующих центрования и сверления (четыре варианта):

а) сверление (рис. 5, а). Для данного метода необходимо использование режущего инструмента под названием «сверло-фреза».

78

Особая геометрия и заточка данного режущего инструмента позволяют «засверливаться» в сложные поверхности, в частности это характерно для заготовки №1. При расчёте режимов резания также необходимо учитывать и тип поверхности, при этом корректируя рабочую подачу в соответствии с рекомендациями;

б) фрезерование слоями (рис. 5, б). В качестве режущего инструмента можно также применять твердосплавную сверло-фрезу, либо твердосплавную концевую фрезу. Основная суть заключается в съеме материала на определенной глубине с последующим отводом, переходом на следующую глубину и повторением процесса. При этом возможна поломка инструмента, так как такой способ не является предпочтительным ввиду воздействия на инструмент сил резания, вследствие которых происходит отгибание инструмента;

в) образование площадки круговой интерполяцией послойно (рис.

5, б).

г) образование площадки винтовой интерполяцией.

Винтовая интерполяция - это совмещение круговой с одновременным перемещением по третьей оси с указанным шагом;

д) специализированные методы обработки - трохоидальное и плунжерное фрезерование. При плунжерном фрезеровании обработка осуществляется не периферийной, а торцевой частью инструмента, при этом преобладают преимущественно осевые, а не радиальные усилия.

Выбор фрезы осуществляется в соответствии с рекомендациями по мехобработке. Траектория движения выглядит следующим образом -рис. 5, в. При этом происходит повторение контура с последующем перемещением на определенную глубину.

Р.Х.

Рис. 5. Образование площадки: а - сверлом-фрезой; б - послойно; в - траектория движения РИ; 1 - обрабатываемая заготовка; 2 - РИ

Трохоидальное фрезерование может быть охарактеризовано как круговое движение с одновременным перемещением. Особо стоит отметить, что данные способы предъявляют высокие требования к CAM-системам.

Подводя итог, необходимо подчеркнуть, что наиболее оптимальным способом с точки зрения программирования станков с ЧПУ, простоты траектории и времени обработки (с учетом количества отверстий более 400, получаемых на заготовке №2) является сверление сверлом-фрезой.

2. Центрование отверстий. Так как получаемые отверстия являются глубокими, необходимо выполнять центрование, тем самым предотвращая увод сверла.

3. Сверление сквозных отверстий. Данный переход является также очень сложным в плане выполнения ввиду большой глубины отверстий и их количества. При расчёте режимов резания необходимо учитывать и коэффициент на глубину отверстия. Для программирования глубоких отверстий в современных СЧПУ имеется специальный цикл глубокого сверления, который имеет большое количество различных параметров, необходимых для настройки этого процесса. Наличие на станке подачи охлаждающей жидкости через внутренние каналы оправки и режущего инструмента значительно повышает производительность, так как позволяют вести механическую обработку на высоких режимах резания без вывода режущего инструмента наружу для эвакуации стружки. Настройки цикла позволяют производит ломку стружки внутри отверстия, при этом эффективное удаление стружки из зоны резания осуществляется охлаждающей жидкостью.

Поликарпов Алексей Николаевич, бакалавр, polikarpovaro. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Хрячкова Валерия Валериевна, канд. техн. наук., доц., hryachkovavv@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Хрячков Константин Юрьевич, инженер, khryachkovy@,rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

MANUFACTURING TECHNOLOGY SYSTEM OF CYLINDRICAL HOLES

IN THE WORM SHA VERS

А.N. Polikarpov, V. V.Hryachkova, K. Y. Hryachkov

A well-known tool for finishing worm wheels (patent for useful model No. 105211). One of the operations in its manufacture is the production of holes forming cutting edges on the sides of the tooth. Elements of the developed technology can be applied on the shaver again processed, and already processed the worm, producing its completion in accordance with the developed technology.

Key words: worm shaver, system, cylindrical holes, machining.

80

Polikarpov Aleksey Nikolaevish, bachelor, polikarpov@ro. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Hryachkova Valeriya Valerievna, candidate of technical sciences, docent, hryachko-vavv@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Hryachkov Konstantin Yurjevish, engineer, khryachkovy@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.9.08

ПРИМЕНЕНИЕ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАШИН ПРИ КОНТРОЛЕ СЛОЖНОПРОФИЛЬНОГО РЕЖУЩЕГО

ИНСТРУМЕНТА

А.Е. Виноградов

Рассмотрены общие принципы контроля инструмента в современном машиностроении. Сделан акцент на виртуальный координатно-измерительный комплекс, обеспечивающий контроль профиля режущего инструмента.

Ключевые слова: КИМ, режущий инструмент, 3D-моделирование.

В условиях современного развития машиностроения и обрабатывающей промышленности требования к точности изготовления режущего инструмента (РИ) постоянно повышаются. Это относится к основным компонентам, обеспечивающим совершенство выпускаемой продукции:

- точности изготовления угловых и линейных размеров;

- совершенству конструкции режущего инструмента;

- соответствию инструментального материала, условиям эксплуатации инструментов.

Все эти компоненты взаимосвязаны, но первый и второй наиболее ответственны и для их оценки необходим четвёртый фактор - точность измерения при контроле параметров инструментов. Соответственно, возрастают требования к точности измерений, осуществляемых относительно параметров режущей части инструмента.

На нынешнем этапе основным контрольным средством является координатно-измерительная машина (КИМ), оборудованная измерительной головкой с контактным наконечником (КН) или оптическим датчиком (ОД) (рис. 1).