ЧЕРВЯЧНАЯ ФРЕЗА ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным фрезам, и может быть использована при зубофрезеровании зубчатых деталей.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является выбранная в качестве прототипа червячная фреза для нарезания зубчатых деталей, содержащая зубья с плоской передней поверхностью, параллельной оси фрезы, и двумя чередующимися по винтовой линии профилями режущих кромок, включающими вершину зуба и одну вершинную прямолинейную режущую кромку, наклоненную к прямой, проходящей через вершину зуба параллельно оси фрезы, под углом 15…20 градусов на нечетных зубьях в одну сторону, а на четных зубьях в другую сторону. Такой профиль зубьев червячной фрезы обеспечивает разделение срезаемого слоя металла заготовки на две-три части и замену нежелательных П-образных форм срезаемых слоев на простые [Пат. 2396152 Российская Федерация, МПК B23F 21/16. Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей / Демидов В.В., Ксенафонтов Д.С., Демидова Е.В.; заявитель и патентообладатель Ульян. гос. техн. ун-т. - №2009116316/02; заявл. 28.04.2009; опубл. 10.08.2010, Бюл. №22].
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей, принятой за прототип, относится то, что передние углы этой фрезы равны нулю. Известно, что при передних углах любых режущих инструментов, в том числе и червячных фрез, равных нулю, наблюдаются повышенные деформации срезаемых слоев металла заготовки, приводящие к увеличению сил и температуры в зоне резания, а следовательно, к снижению периода стойкости червячной фрезы [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.34)].
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Известно, что повышение периода стойкости любых режущих инструментов, в том числе и червячных фрез, возможно путем применения рациональных схем резания и положительных передних углов [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.34) и Полохин О.В. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа. - М.: Машиностроение, 2007. - 240 с. (с.28 и 87)]. В известной червячной фрезе, принятой за прототип, применен только первый из указанных путей: обеспечение рациональной схемы резания. В тоже время применение в известной червячной фрезе, принятой за прототип, положительных передних углов приведет к повышенеию периода ее стойкости, так как наличие положительных передних углов обеспечит существенное уменьшение деформации срезаемых слоев металла заготовки и, следовательно, снижение сил и температуры в зоне резания, [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.34)]. Указанная в формуле полезной модели величина положительных передних углов червячных фрез, равная 10…15 градусам, соответствует известным рекомендациям [см. Полохин О.В. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа. - М.: Машиностроение, 2007. - 240 с. (с.28)].
Технический результат - повышение периода стойкости червячной фрезы.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что у известной червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей, содержащей зубья с плоской передней поверхностью, параллельной оси фрезы, и двумя чередующимися по винтовой линии профилями режущих кромок, включающими вершину зуба и одну вершинную прямолинейную режущую кромку, наклоненную к прямой, проходящей через вершину зуба параллельно оси фрезы, под углом 15…20 градусов на нечетных зубьях в одну сторону, а на четных зубьях в другую сторону.
Особенность заключается в том, что плоская передняя поверхность зубьев выполнена под углом 10…15 градусов к осевой плоскости фрезы, проходящей через вершину зуба.
На чертежах представлено: на фиг.1 изображен профиль зуба червячно-модульной фрезы с положительными передними углами в плоскости, перпендикулярной к ее оси; на фиг.2 изображен профиль режущих кромок нечетных зубьев червячной фрезы (вид А на фиг.1); на фиг.3 изображен профиль режущих кромок четных зубьев червячной фрезы (вид Б на фиг.1).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
a
Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей, содержит зубья с плоской передней поверхностью, параллельной оси фрезы, и двумя чередующимися по винтовой линии профилями режущих кромок, включающими вершину зуба (точка В на фиг.2 и точка Г на фиг.3) и одну вершинную прямолинейную режущую кромку 1, наклоненную к прямой, проходящей через вершину зуба параллельно оси фрезы, под углом 15…20 градусов на нечетных зубьях в одну сторону (фиг.2), а на четных зубьях в другую сторону (фиг.3). Плоская передняя поверхность зубьев фрезы выполнена под углом γ, равным 10…15 градусов (в соответствии с известными рекомендациям для червячных фрез [см. Полохин О.В. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа. - М.: Машиностроение, 2007. - 240 с. (с.28)].
Работа червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей осуществляется следующим образом.
а
При работе червячной фрезы ее вершинные прямолинейные режущие кромки 1 срезают слой металла заготовки не на всю ширину дна впадины зубьев (как это происходит при работе стандартной фрезой), а примерно на ее половину: один из зубьев фрезы (например, нечетный) удаляет слой металла заготовки, подлежащего срезанию на дне впадины зубьев, примерно на половину ширины дна впадины зубьев, а следующий за ним зуб фрезы (четный) удаляет оставшийся по ширине на дне впадины зубьев слой металла заготовки. При предлагаемом расположении вершинных прямолинейных режущих кромок 1 стесненное резание имеет место только на одной стороне вершинной прямолинейной режущей кромки 1, при этом ее другая сторона в резании не участвует, что в итоге уменьшает деформацию срезаемых слоев металла заготовки. Наличие положительных передних углов фрезы γ обеспечивает существенное дополнительное уменьшение деформации срезаемых слоев металла заготовки и, следовательно, снижение сил и температуры в зоне резания [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.34)], что способствует повышению периода стойкости червячной фрезы, по сравнению с фрезой, принятой за прототип.
а
а
а
а
Для экспериментальной проверки влияния схемы резания и положительных передних углов на период стойкости червячных фрез были изготовлены из быстрорежущей стали Р6М5К5 четыре двухзаходные червячно-модульные фрезы с модулем 2,5 мм, наружным диаметром 100 мм и числом стружечных канавок равном 12. Первая фреза изготовлена с передними углами γ, равными нулю, и без наклона вершинных прямолинейных режущих кромок зубьев. Вторая - с положительными передними углами γ, равными 10 градусам, и без наклона вершинных прямолинейных режущих кромок зубьев. Третья - с передними углами γ, равными нулю, и с наклоном вершинных прямолинейных режущих кромок зубьев на 15 градусов на нечетных зубьях в одну сторону, а на четных зубьях в другую сторону. Четвертая - с положительными передними углами γ, равными 10 градусам, и с наклоном вершинных прямолинейных режущих кромок зубьев на 15 градусов на нечетных зубьях в одну сторону, а на четных зубьях в другую сторону.
В результате фрезерования этими фрезами зубчатых колес из стали 20ХГНМ (НВ 163) с числом зубьев 37 при скорости резания 54,24 м/мин и осевой подаче 1,25 мм/об установлено следующее.
Период стойкости первой фрезы - 60 деталей, второй - 180 деталей, третьей - 180 деталей, четвертой - 300 деталей. Таким образом, экспериментально подтверждена целесообразность выполнения червячно-модульных фрез одновременно с рациональной схемой резания и с положительными передними углами.