Применение СМП для червячных зуборезных фрез

УДК 621.914.5.002.54

ПРИМЕНЕНИЕ СМП ДЛЯ ЧЕРВЯЧНЫХ ЗУБОРЕЗНЫХ ФРЕЗ

О.И. Борискин, Н.Г. Стаханов, С.Я. Хлудов, А.В. Якушенков,

И.В. Горынина

Авторами статьи рассмотрены вопросы экономного использования сменных многогранных пластин для червячных зуборезных фрез. Предложены два метода использования поворотных пластинок.

Ключевые слова: червячная фреза, винтовая поверхность, точность, погрешность профиля.

Одним из основных направлений совершенствования конструкций червячных фрез является повышение их точности, стабильной на протяжении всего периода эксплуатации инструмента, и повышение производительности, в частности, за счет применения твердосплавных сменных многогранных пластин (СМП).

В соответствии с этим направлением были предложены конструкции червячных фрез с поворотными твердосплавными зубьями-пластинками. При этом предусматривалась возможность использования сменных многогранных неперетачиваемых пластинок (СМП) с покрытиями, существенно повышающими их стойкость.

Однако обеспечение полной взаимозаменяемости таких пластинок с требуемой точностью является проблематичным. Поэтому более рациональным путем использования твердосплавных пластинок явилось их шлифование комплектом в специальных приспособлениях. Причем, в этих же приспособлениях можно вести переточку затупившихся зубьев-пластинок по задним поверхностям. В этом случае наиболее полно будут использоваться дорогостоящие твердосплавные пластинки.

Проведенные авторами исследования геометрической точности профиля таких фрез показали, что в результате поворота пластинки-зуба относительно его продольной оси возникает существенное искажение профиля производящих поверхностей фрезы (основного червяка), которое переносится на профиль обрабатываемых зубьев детали.

Поскольку, для твердосплавного инструмента требуется упрочнение режущих кромок, твердосплавные червячные фрезы должны иметь отрицательные передние углы. Из конструктивных и технологических соображений переднюю поверхность таких фрез делают плоской, параллельной оси фрезы, а для обеспечения отрицательных передних углов в торцевом сечении ее наклоняют под углом, равным принятому переднему углу на вершине зуба фрезы, который должен иметь отрицательное значение.

Теоретически точные режущие кромки фрезы должны совпадать с линиями пересечения теоретически точных поверхностей основного червяка с принятой плоской передней поверхностью. Линии пересечения бо-

310

ковых поверхностей витков основного червяка с принятой передней поверхностью, которая не проходит через ось червяка, будут несимметричными и при этом криволинейными. Из технологических соображений криволинейные режущие кромки обычно заменяют отрезками прямых. При этом углы наклона режущих кромок фрезы в передней плоскости (углы профиля) при наличии переднего угла, как положительного, так и отрицательного, будут различными.

При достижении критериев затупления фрезы зубья-пластинки поворачивают на 180° относительно их продольной оси. В результате - в работу вступают новые режущие кромки.

При повороте на 180° относительно продольной оси зуба-пластинки его новые кромки не будут совпадать с первоначальными; там, где должен быть больший профильный угол, будет меньший, а где должен быть меньший - будет больший. В результате такого поворота возникают недопустимые погрешности профиля основного червяка, которые переносятся на профиль зубьев обрабатываемой детали.

Чтобы исключить подобные явления авторами статьи были разработаны и предложены 2 метода использования таких пластинок. Первый вариант - использование в качестве задних поверхностей винтовые поверхности, параметры которых должны быть точно рассчитаны. Схема требуемой формы таких зубьев приведена на рис.1.

Рис. 1 Форма режущей части поворотных твердосплавных зубьев-пластинок, обеспечивающая при поворотах требуемый профиль

При повороте такого зуба на 180° относительно его продольной оси положение режущих кромок будет совпадать с требуемым, т.е. место режущей кромки передней стороны с углом а1 займет режущая кромка с таким же углом а1 задней стороны. Место же второй кромки с углом а2, а передней стороне зуба займет соответствующая кромка задней стороны зуба с таким же углом а2.

Практически реализовать это положение можно при заточке задних поверхностей зубьев в винтовом технологическом корпусе. При этом оси пазов технологического корпуса, в которых устанавливают зубья-пластинки, должны располагаться радиально. В этом случае в осевом сечении технологического корпуса профиль боковых сторон зуба-пластинки будет симметричным. Параметры же технологического корпуса должны быть точно рассчитаны в зависимости от параметров фрезы в сборке и параметров зубьев-пластинок.

Для этого случая были выведены зависимости, позволяющие определить параметры задних винтовых поверхностей таких СМП, обеспечивающих высокую точность червячных зуборезных фрез. Все поверхности таких пластин должны обрабатываться за одну установку в технологическом корпусе (рис 2). При использовании указанного выше технологического корпуса для рекомендуемых пластин он должен иметь параметры, в которых все пластинки одновременно обрабатываются. Однако, это не всегда можно осуществить, так как соотношение расчётных диаметров технологического корпуса и его длины не могут обеспечить требуемую жесткость. Шлифование же задних поверхностей пластинок в этом случае будет производиться партиями, что не обеспечит высокую идентичность па-

раметров этих пластинок.

Маркировать номер ( четных пазоб рабочего корпуса

Маркировать номер нечетных пазод

жОШп

ЩППР

Шш

I От& йена Й ГОСТ МИ-71

Рис. 2. Конструктивная схема технологического корпуса

В связи с этим можно рекомендовать приемы по перешлифовке пластин после затупления в специальном технологическом корпусе большего диаметра без учета обеспечения выше указанных параметров задних поверхностей. В случае задние поверхности будут иметь требуемые чертежом параметры, которые позволят использовать пластины при применении другого рабочего корпуса, имеющего резьбу другого направления. Таким образом, одну сторону двусторонней пластины (рис. 3) можно исполь-

зовать для одного рабочего корпуса, имеющего, например, правую резьбу, а при повороте - в другом корпусе с теми же параметрами но противоположной заходностью. При этом остальные параметры этих двух рабочих корпусов должны быть совершенно одинаковыми.

312

Рис. 3. Форма двусторонней пластины для использования в двух рабочих корпусах, имеющих разное направление резьбы

Использование разработанных мероприятий и приемов позволяет применять двусторонние пластинки, тем самым уменьшив расход твердого сплава, а также дает возможность вести переточку затупленных пластинок с последующим покрытием или без него, что приведет к значительной экономии. При этом следует иметь наборы подкладок под эти пластинки, т. к. по мере переточек их высотные размеры будут уменьшаться. Эти рекомендации позволят существенно сократить расход твердосплавных пластинок.

Список литературы

1. Борискин О.И., Стаханов Н.Г., Якушенков А.В. Особенности зацепления инструмента и детали, образующих винтовую пару // СТИН, 2002. №1. С. 24 - 28.

2. Борискин О.И., Стаханов Н.Г., Хлудов С.Я., Якушенков А.В., Горынина И.В. Особенности формообразования поверхностей эвольвент-ных червячных фрез с твердосплавными СМП // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 8. Ч. 1. С. 7275.

3. Борискин О. И. Методология оптимизации обкаточного инструмента: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2001. 190 с.

Борискин Олег Игоревич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, директор Политехнического института, imstulgu@pochta.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Стаханов Николай Георгиевич, канд. техн. наук, проф., imstulgu@pochta.ги. Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Хлудов Сергей Яковлевич, д-р техн. наук, проф., polyteh2010@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Якушенков Александр Владимирович, канд. техн. наук, доц, imstulgu@pochta. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Горынина Ирина Вадимовна, аспирант, irina. 1356@.mai/.rn, Россия, Тула, Тульский государственный университет

APPLICA TION OF SMP FOR WRENCHING CUTTERS O. I. Boriskin, N. G. Stakhanov, S. I. Hludov, A. V. Yakushenkov, I. V. Gorynina

The authors of the article consider the economical use of replaceable polyhedral wafers for worm gear milling cutters. Two methods of using rotary plates are proposed.

Key words: worm cutter, screw surface, accuracy, profile error.

Boriskin Oleg Igorevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, director of Polytechnical institute, imstulgu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Stakhanov Nikolay Georgiyevich, candidate of technical sciences, professor, imstul-gu@pochta.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Khludov Sergei Yakovlevich, doctor of technical science, professor, poly-teh2010@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Yakushenkov Alexander Vladimirovich, candidate of technical sciences, associate professor, imstulgu@pochta. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Gorynina Irina Vadimovna, postgraduate, irina. 1356@,mail.rи. Russia, Tula, Tula State University