Исследование износа червячных модульных фрез с заборным конусом в технологических схемах зубофрезерования

• Автор: Ничков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 220 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСА ЗУБЬЕВ ЧЕРВЯЧНЫХ МОДУЛЬНЫХ ФРЕЗ С ЗАБОРНЫМ КОНУСОМ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СХЕМАХ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЯ

2.1. Математическое и программное обеспечение определения зон резания и

размеров срезаемых слоев при нарезании цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами с заборным конусом
2.2. Методика определения износа зубьев червячных фрез с заборным конусом в разных технологических схемах зубофрезерования

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАБОРНОГО КОНУСА

ЧЕРВЯЧНОЙ МОДУЛЬНОЙ ФРЕЗЫ НА ИЗНОС ЕЕ ЗУБЬЕВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЯ
3.1. Исследование износа зубьев червячной фрезы с заборным конусом при осевом врезании
3.2. Исследование износа зубьев червячной фрезы с заборным конусом при радиальном врезании
3.3. Исследование износа зубьев червячной фрезы с заборным конусом при тангенциальном, радиально-осевом, тангенциально-радиальном, тангенциально-осевом (диагональном) врезании
3.4. Влияние параметров нарезаемого зубчатого колеса на выбор оптимальной технологической схемы зубофрезерования, угла и положения заборного конуса червячной фрезы
3.5. Исследование износа зубьев червячной фрезы с заборной частью тороидальной формы
4. УПРАВЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ИЗНОСА ПО ЗУБЬЯМ ЧЕРВЯЧНОЙ МОДУЛЬНОЙ ФРЕЗЫ С ЗАБОРНЫМ КОНУСОМ
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
6. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
7. ЛИТЕРАТУРА
8. ПРИЛОЖЕНИЯ
При нарезании цилиндрических зубчатых колес червячными модульными фрезами в силу ряда условий зубофрезерования применяют нередко фрезы с заборным конусом. Выбор заборного конуса на входной стороне червячной фрезы обосновывают необходимостью устранения перегрузки первого вступающего в резание зуба фрезы из-за недостаточной ее длины, а на выходной стороне — для избежания измельчения значительного числа срезаемых слоев и возникающих из-за этого вибраций станочной системы. В том и другом случае при выборе параметров заборного конуса не уделяется достаточного внимания таким важнейшим эксплуатационным характеристикам процесса зубофрезерования, как износ и стойкость червячной фрезы, что нередко приводит к нерациональному использованию режущих способностей червячных фрез с заборным конусом.
Поэтому актуальным является комплексное исследование червячных фрез с заборным конусом не только с позиций избежания перегрузки зубьев червячной фрезы и устранения причин измельчения срезов на выходной ее стороне, но и оптимизации угла, длины и местоположения заборного конуса при зубонарезании в связи с износом в разных технологических схемах зубофрезерования, выбора оптимального варианта врезания фрезы в заготовку (осевое, радиальное, тангенциальное, радиально-осевое, радиальнотангенциальное, диагональное), возможности применения осевых смещений фрезы и циклов обработки зубчатых колес с целью более полного использования режущих способностей червячной фрезы, конструктивного исполнения заборной части фрезы не только в виде конуса, но и другой формы, например, в виде тора, влияния параметров нарезаемого колеса на выбор заборного конуса и технологической схемы зубофрезерования.

Для проведения данного исследования червячных фрез с заборным конусом и без него была разработана методика, базирующаяся на теории огибающих, аналитической геометрии, дифференциальном исчислении, законах резания металлов, технологии обработки зубчатых колес, понятии о зоне резания, размерах срезаемых слоев и их влиянии на износ зубьев червячной фрезы. На основе этой методики для различных условий нарезания цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами с заборным конусом и без него было выполнено следующее:
-разработано методическое, математическое и программное обеспечение для определения зоны резания, в пределах которой зубья червячной фрезы участвуют в резании, размеров срезаемых слоев, износа зубьев фрезы, графиков распределения износа по зубьям червячной фрезы;
- исследовано влияние параметров заборного конуса на износ зубьев червячной фрезы в разных технологических схемах зубофрезерования, отличающихся сочетанием направлений витков фрезы, зубьев колеса и осевой подачи;
- исследовано влияние способа врезания (осевое, радиальное, тангенциальное, радиально-осевое, радиально-тангенциальное, диагональное) червячной фрезы с заборным конусом на ее износ;
- исследована возможность применения осевых смещений червячной фрезы с заборным конусом и циклов обработки зубчатых колес с целью более полного использования режущих способностей фрезы;
- исследовано влияние обрабатываемого материала и других параметров нарезаемого зубчатого колеса на износ червячной фрезы с заборным конусом и выбор оптимальной технологической схемы зубофрезерования;
-исследован износ зубьев червячной фрезы с заборной частью в виде тора.
Все это позволило более полно вскрыть картину перераспределения работы резания между зубьями червячной фрезы, выполненной с заборным

но даже и выиграть по коэффициенту интенсивности расхода инструмента. Кроме того, следует отметить, что и путь врезания фрезы в заготовку в этом случае снижается с 56 мм при |/=0 до 47,7 мм при ц;=10о, т.е. в 1,17 раза.
Схема II. При увеличении |/ от 0 до 5 и 10° Ии тах изменяется от 0,0010 до 0,0012 и 0,0024 мм/мин, длина режущей части сокращается с 79 до 64 и 50 мм, соответственно коэффициент кир изменяется с 0,079 до 0,077 и 0,12, т.е. оптимален вариант с |/=5°, который по коэффициенту кир оказался чуть лучше, чем вариант с р=0. При этом путь врезания сократился с 56 до 50,3 мм, т.е. в 1,1 раза. При сравнении оптимальных вариантов схем I и II при отсутствии осевых смещений фрезы предпочтение, очевидно, следует отдать схеме II (ч/=5°, кир=0,077).
Схема III. При изменении у от 0 до 5 и 10° Ии тах увеличивается от 0,0019 до 0,0028 и 0,0048 мм/мин, длина режущей части сокращается с 86 до 71 и 58 мм, соответственно коэффициент кир изменяется с 0,163 до 0,199 и 0,278, т.е. оптимален вариант с р=0, который по коэффициенту кир оказался лучшим (кир =0,163), но путь врезания для него наибольший (50,8 мм) по сравнению с вариантами р = 5 и 10° (47,5 и 46,9 мм). На втором месте по коэффициенту кир стоит вариант с |/=5° {кир= 0,199).
Схема IV. При увеличении у от 0 до 5 и 10° ки тах изменяется от 0,0024 до 0,0044 и 0,0047 мм/мин, длина режущей части сокращается с 68 до 54 и 40 мм, соответственно коэффициент кир изменяется с 0,163 до 0,238 и 0,188, т.е. оптимален вариант с р=0, который по коэффициенту кир оказался лучшим (кир =0,163), но путь врезания для него наибольший (50,8 мм) по сравнению с вариантами |У=5 и 10° (47,5 и 46,9 лш). На втором месте по коэффициенту кир стоит вариант с ур=10° (/г„р=0,188).
При сравнении оптимальных вариантов схем III и IV при отсутствии осевых смещений фрезы предпочтение, очевидно, следует отдать схеме IV (у=10°, ^=0,188).