/
Author: Мойсеенко О.И. Павлов Л.Е. Диденко С.И.
Tags: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы машиностроение механика сплавы издательство машиностроение металлы и сплавы
Year: 1977
Text
О.И.МОИСЕЕНКО , Л.Е.ПАВЛОВ , С.И.ДИДЕ1
ТВЕРДОСПЛАВНЫ
ЗУБОРЕЗНЫЕ
ИНСТРУМЕНТЫ
О. И. МОЙСЕЕНКО, Л. Е. ПАВЛОВ, С. И. ДИДЕНКО
ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ
ЗУБОРЕЗНЫЕ
ИНСТРУМЕНТЫ
МОСКВА
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1977
6П4.63
М74
УДК 621.9 026
Редактор канд техн наук М. И. Юликов
Рецензент канд техн, наук В. Ф. Романов
Моисеенко О. И., Павлов Л. Е., Диденко С. И.
М74 Твердосплавные зуборезные инструменты. М.
«Машиностроение», 1977.
190 с
В книге обобщен материал по зубонарезанию твердосплавным ин
струментом—дисковыми пальцевыми модульными и червячными фре-
зами, зуборезными головками, долбяками зубострогальными резцами и
шеверами Рассмотренй! конструкции инструментов, их расчет, типовые
технологические процессы обработки режущих зубьев алмазными шли-
фовальными кругами и вопросы их эксплуатации
инженерно технических работников, зани
из!отовлением и эксплуатацией зуборез
Книга предназначена д 1я
маюшихся прослгированием,
ного инструмента
„ 31304-138
М --------------138-77
038(01)-77
6П4.63
© Издательство «Маши ^строение/, 1977 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Повышение качества продукции остается одной из главных
задач инструментальной промышленности в десятой пятилетке.
Ее решение потребует осуществления широкого комплекса меро-
приятий по обеспечению опережающих темпов развития произ-
водства наиболее прогрессивных видов инструментов и технологи-
ческой оснастки. Одним из наиболее прогрессивных видов инстру-
ментов являются твердосплавные зуборезные инструменты, позво-
ляющие обрабатывать зубчатые колеса на высоких режимах ре-
зания с использованием высокопроизводительных методов.
Твердосплавные зуборезные инструменты успешно применяют
при обработке заготовок зубчатых колес из цветных металлов,
чугуна, неметаллических материалов и в некоторых случаях из
стали. Эффективное применение в промышленности твердосплав-
ных зуборезных инструментов взамен инструментов из быстро-
режущей стали более широко может быть осуществлено при ре-
шении вопросов, касающихся особенностей свойств твердых спла-
вов, которые одновременно обладают высокими износостойкостью
и твердостью и пониженной прочностью при изгибе. Все это обус-
ловило особые требования к конструкции и технологии изготовле-
ния инструментов, а также к оборудованию для их эксплуатации.
В настоящей книге обобщен опыт научно-исследовательских
организаций и ряда промышленных предприятий по проектирова-
нию, изготовлению и эксплуатации зуборезных инструментов. Рас-
смотрены такие конструкции инструментов, которые прошли лабо-
раторные или промышленные испытания, а некоторые внедрены ч
применяются в промышленности, обеспечивая значительное повы-
шение производительности труда.
В книге описаны шлифовальные круги из синтетических алма-
зов для изготовления высококачественных твердосплавных зубо-
резных инструментов. На базе применения этих кругов разрабо-
таны типовые технологические процессы изготовления твердо-
3
сплавных инструментов. Режимы резания, назначаемые при
эксплуатации твердосплавных зуборезных инструментов, должны
быть рациональными для каждого конкретного случая с учетом
обеспечения жесткости системы СПИД. Однако при этом необхо-
димо иметь исходные данные для выбора первоначального ва-
рианта режимов резания. Поэтому в книге приведены такие ре-
жимы резания для разных случаев обработки зубьев.
Целью комплексного рассмотрения всех вопросов, относящихся
к твердосплавным зуборезным инструментам, является расши-
рение промышленного внедрения их, а также разработка и даль-
нейшее совершенствование новых конструкций высокопроизводи-
тельных режущих инструментов.
ГЛАВА I
ОСОБЕННОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ
ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
НАЗНАЧЕНИЕ ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ И ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Твердосплавные зуборезные инструменты предназначены для
высокоскоростного нарезания зубьев зубчатых колес из конструк-
ционных и труднообрабатываемых сталей и сплавов, чугуна, цвет-
ных металлов и различных неметаллических материалов, обла-
дающих повышенной абразивной способностью, например, таких,
как текстолит, полиамидные смолы, капрон и др.
Твердосплавные инструменты используют для обработки зуб-
чатых колес в приборостроении, автомобильном и тракторном ма-
шиностроении, станкостроении и других отраслях промышленно-
сти. Твердосплавным инструментом обрабатывают зубчатые ко-
леса модулей 0,2—10 мм. Наряду с обработкой зубчатых колес
из стали низкой и средней твердости твердосплавные инструменты
можно применять и для обработки колес из стали твердостью
HRC до 56.
Твердосплавные зуборезные инструменты рационально приме-
нять в крупносерийном и массовом производстве зубчатых колес
с установившимся технологическим процессом. Применение твер-
досплавного зуборезного инструмента в мелкосерийном и единич-
ном производстве оправдывается лишь в том случае, если инст-
румент из инструментальной стали применять вообще нельзя.
Инструментальный материал должен обладать высокими ре-
жущими свойствами. Наилучшим материалом, отвечающим ука-
занным требованиям, является металлокерамический твердый
сплав различных марок [42]. Твердые сплавы, применяемые для ос-
нащения зуборезного инструмента, работающего при прерывистом
резании с циклическими, динамическими и тепловыми нагрузками,
кроме того, должны обладать высоким пределом выносливости,
не разрушаться под действием напряжений. Область применения
твердых сплавов приведена в табл. 1.
Физико-механические, а следовательно, и эксплуатационные
свойства различных твердых сплавов зависят от химического со-
става и размеров зерен. Сплавы с меньшим содержанием кобаль-
та имеют большие твердость и теплостойкость, а следовательно, и
износостойкость и позволяют использовать высокие скорости ре-
5
1. Твердый сплав для изготовления зуборезных инструментов
Твердый сплав Эксплуатационные свойства Область применения
вкзм ВК6М ВК8 ВК10 ВК15 Т30К4 Т15К6 Т14К8 Высокая износостойкость, умерен- ные эксплуатационная прочность, сопротивляемость ударам, вибра- циям и выкрашиванию Износостойкость выше, чем изно- состойкость сплава В Кб, при не- сколько меньших эксплуатационной прочности и сопротивляемости уда- рам, вибрациям и выкрашиванию Высокие эксплуатационные проч- ность и сопротивляемость ударам, вибрациям и выкрашиванию по сравнению с эксплуатационными свойствами сплава ВК6 при мень- ших износостойкости и допусти- мой скорости резания Высокая эксплуатационная проч- ность, хорошая сопротивляемость ударам, вибрациям, выкрашиванию Высокая эксплуатационная проч- ность и ударная вязкость Наивысшие для титано-вольфра- мовых сплавов износостойкость и допустимая скорость резания при пониженных эксплуатационной проч- ности и сопротивляемости ударам, вибрациям и выкрашиванию Высокая износостойкость и до- пустимая скорость резания при большей эксплуатационной проч- ности и сопротивляемости ударам, вибрациям и выкрашиванию Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибра- циям и выкрашиванию выше, чем эксплуатационные свойства сплава Т15К6 при меньшей износостойко- сти и допустимой скорости резания Чистовая и получистовая обра- ботка зубчатых деталей из серого чугуна, закаленных сталей, твер- дых чугунов, цветных металлов и их сплавов, пластмасс и т. п. Зубофрезерование мелкомодуль- ными фрезами деталей из углероди- стых и легированных сталей, жаро- прочных сталей и сплавов, нержа- веющих сталей аустенитного класса, специальных твердых чугунов, за- каленного чугуна, твердой бронзы, сплавов легких металлов. Шевин- гование стальных закаленных зуб- чатых колес твердостью до HRC 40—45, нарезание конических ко- лес с круговыми зубьями Черновое зубофрезерование дета- лей из чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов, специальных трудно- обрабатываемых жаропрочных ста- лей и сплавов, шевингование зака- ленных зубчатых колес и зубчатых колес из труднообрабатываемых сталей и сплавов Черновая и чистовая обработка зубчатых колес из чхгуна, цветных металлов и закаленных сталей фре- зерованием и шевингованием Черновая и чистовая обработка зубчатых колес из чугуна при пре- рывистом ударном резании (в ос- новном при зубодолблении) Чистовое зубофрезерование с ма- лыми сечениями среза деталей из незакаленных и закаленных угле- родистых и легированных сталей Черновое, получистовое и чисто- вое зубофрезерование деталей из углеродистых и легированных ста- лей Черновое и получистовое зубо- фрезерование деталей из углероди- стых и легированных конструкци- онных сталей, из пластмасс
6
Продолжение табл. 1
Твердый сплав Эксплуатационные свойства Область применения
Т5К10 Т5К12В ТТ7К12 ТТ10К8Б ТТ20К9 Эксплуатационная прочность и сопротивление ударам, вибрациям и выкрашиванию выше, чем экс- плуатационные свойства сплава Т14К8, при меньшей износостойко- сти и допустимой скорости резания Эксплуатационная прочность и сопротивление удару, вибрациям и выкрашиванию выше, чем эксплу- атационные свойства сплава Т5КЮ, при меньшей износостойкости и допустимой скорости резания Эксплуатационная прочность и сопротивляемость удару, вибраци- ям и выкрашиванию значительно выше, чем эксплуатационные свой- ства сплава Т5КД0, при меньшей износостойкости и допустимой ско- рости резания. По сравнению со сплавом Т5К12В имеет несколько большую эксплуатационную проч- ность Высокая эксплуатационная проч- ность и сопротивление ударам и вибрациям при умеренной износо- стойкости При тех же свойствах, что и свойства сплава Т14К8, имеет бо- лее высокую сопротивляемость уда- рам, вибрациям и выкрашиванию (сколам), допускает увеличенную подачу при той же скорости реза- ния Черновое фрезерование крупно- модульных зубчатых колес из угле- родистых и легированных сталей Предварительное зубофрезерова- ние и долбление деталей из угле- родистых и легированных сталей Черновое зубофрезерование и долбление деталей из углеродистых и легированных сталей Черновое и получистое фрезеро- вание деталей из труднообрабаты- ваемых материалов, включая жаро- прочные стали и сплавы Черновое, получистовое зубофре- зерование деталей из конструкцион- ных сталей и сплавов цветных ме- таллов
зания. Но уменьшение содержания кобальта повышает хрупкость
сплавов и снижает прочность, поэтому различные группы спла-
вов применяют в зависимости от условий работы инструмента.
С уменьшением размера зерен карбида вольфрама возрастает
твердость сплава, а прочность снижается. Так, сплавы В Кб (раз-
мер зерен карбида вольфрама 1—2 мкм) и ВК6М (размер зерен
карбида вольфрама до 1 мкм) имеют одинаковый химический
состав, но твердость сплава ВК6М ///?Л^90, а твердость сплава
ВК6 HRA 88,5; предел прочности при изгибе сплава ВК6 состав-
ляет не менее 150 кгс/мм2, а сплава ВК6М. 135 кгс/мм2.
Сплавы группы ОМ (особо мелкозернистые) марок ВК6-ОМ,
ВКЮ-ОМ и ВК15-ОМ, у которых размер зерен карбида вольфра-
ма не превышает 0,5 мкм [18], предназначены для обработки де-
талей из нержавеющих, жаропрочных и других труднообрабаты-
ваемых сталей и сплавов.
7
ВЫБОР МАТЕРИАЛА СБОРНОГО И СОСТАВНОГО ЗУБОРЕЗНОГО
ИНСТРУМЕНТА
При выборе материала сборного и составного инструмента сле-
дует учитывать его назначение и условия нагружения в процессе
работы. Кроме того, принятый материал должен обеспечивать
определенные технические условия. Особенно необходимо обеспе-
чить заданную твердость.
Для составного инструмента, в котором твердосплавные режу-
щие элементы припаивают к корпусу, материал корпуса должен
иметь коэффициент линейного расширения, близкий коэффициенту
линейного расширения твердого сплава, и сохранять твердость
при напаивании. В качестве материала для корпусов сборных
зуборезных инструментов используют легированные конструкцион-
ные и инструментальные стали 40Х, 45Х, 40ХНМА или 12ХНЗА,
20Х с применением цементации и последующей закалки. Опорные
сухари сборных червячных фрез изготовляют из углеродистых ста-
лей У10А и У12А или легированных инструментальных сталей
6ХС, 9ХС и ХВГ. Клиновые сухари фрез, клинья зуборезных голо-
вок и другие зажимные элементы изготовляют из сталей 40Х и
40ХНМА. Различные подкладки под твердосплавные режущие
элементы (регулировочные, опорные и др.) необходимо выполнять
из высокоуглеродистых сталей У12А или ХВГ с высокой твердо-
стью или даже из твердого сплава.
Материал инструмента и его термическая обработка должны
гарантировать надежную работу инструмента, безвибрационное
крепление режущих элементов, отсутствие деформаций при старе-
нии (в процессе продолжительной эксплуатации) и обеспечивать
одинаковый срок службы.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
При повышении режущей способности инструментального ма-
териала универсальность его применения снижается, поэтому
наиболее рациональным является комплексный подход к решению
задач, связанных с проектированием твердосплавного зуборезного
инструмента. Проектирование, изготовление и испытание зубо-
резного инструмента, отработка режимов резания должны осу-
ществляться применительно к конкретной обрабатываемой заго-
товке и ее материалу.
При проектировании твердосплавных инструментов следует
учитывать особенности: твердого сплава как режущего материала;
режима высокоскоростного резания; износ инструмента и другие
моменты, связанные с его эксплуатацией.
Мелкомодульный насадной инструмент целесообразно проекти-
ровать в виде конструкции, выполняемой полностью из твердого
сплава, а концевой — оснащать коронками из твердого сплава.
Цельными изготовляют дисковые модульные фрезы модуля до
8
1 мм, червячные фрезы и зубострогальные резцы модуля до
1,5 мм, дисковые шеверы модуля до 0,8 мм. Хвостовые и насад-
ные дол бяки модуля до 1,5 мм и пальцевые модульные фрезы из-
готовляют с коронками из твердого сплава.
При проектировании цельных инструментов необходимо преду-
смотреть возможность прессования твердосплавной заготовки в
пресс-форме, форма которой близка к форме готового инструмен-
та, и с минимальными припусками. Длина инструмента не должна
значительно превышать его диаметр, ширина буртиков насадного
инструмента не более 2—3 мм; при этом их наружная поверх-
ность должна быть конической с углом 5—10° на сторону. При
конструировании составного твердосплавного инструмента необ-
ходимо учитывать требования рациональной эксплуатации алмаз-
ных шлифовальных кругов.
При соприкосновении со стальными частями инструмента кру-
ги на органической и металлической связках засаливаются, те-
ряют режущую способность и сильно изнашиваются. Поэтому
геометрические параметры и конструктивные элементы режущих
частей твердосплавного инструмента, затачиваемого алмазными
кругами, необходимо выбирать так, чтобы исключить контакт
кругов с державками резцов и корпусами многолезвийных инстру-
ментов в процессе шлифования, затачивания и доводки. Поэтому
передние и задние поверхности пластинок из твердого сплава
должны нависать над державками резцов, ножей или корпусами
инструмента на величину, равную 0,1—0,15 толщины твердосплав-
ной пластинки. Задние углы ак на державке или по зубу корпуса,
ап на пластинке из твердого сплава и аф на фаске должны быть
различные; обычно принимают ап = ссф + (24-3°) и ак=ап+(24-
4-3°). Углы наклона гнезда или канавок под пластинки из твер-
дого сплава изменяют для возможности затачивания и доводки
передних и задних поверхностей по фаскам. Для выхода алмаз-
ных кругов при шлифовании используют свободное пространство
или уменьшают диаметр корпусов на участке за пластинками из
твердого сплава. За пластинками из твердого сплава на корпусе
выполняют канавки. В том случае, когда кроме затачивания всей
пластинки из твердого сплава требуется и доводка рабочих по-
верхностей инструмента с целью уменьшения расхода алмазных
кругов, чертежи должны предусматривать доводку по фаскам, ве-
личину которых устанавливают исходя из конкретных условий
обработки.
Расчет твердосплавных зуборезных инструментов существенно
не отличается от расчета аналогичных сборных инструментов из
быстрорежущей стали. Расчеты профилей твердосплавного инст-
румента производят по известным методикам, за исключением
расчета новых конструкций инструментов: черновых дисковых и
пальцевых фрез для предварительной прорезки впадин зубьев
крупномодульных колес; червячных фрез с поворотными зубьями
и с зубьями, шлифованными по поверхности типа поверхностей
тел вращения, резцовых головок с поворотными зубьями и др.
9
При проектировании сборных и составных зуборезных инстру-
ментов, в случае необходимости, должен производиться расчет
на прочность и надежность крепления твердосплавных режущих
элементов. Кроме прочностных расчетов необходимо рассчиты-
вать толщины срезов различными режущими кромками зуба. На
стойкость твердосплавных инструментов влияет толщина срезов,
которая для различных инструментов и видов обработки имеет
оптимальное значение (0,01—0,15 мм в зависимости от размеров
инструмента).
ГЛАВА II
КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ
ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
ДИСКОВЫЕ МОДУЛЬНЫЕ ФРЕЗЫ
Конструкция твердосплавных фрез существенно не отличается
от фрез из быстрорежущих сталей. Для твердосплавных фрез на
радиальной передней поверхности рекомендуется делать упроч-
няющие фаски под углом уф= —10-4 30°. Задние поверхности
таких фрез могут быть затылованы по архимедовой спирали, пря-
мой или конхоиде. По сравнению с фрезами из быстрорежущих
сталей несколько ужесточаются допуски на диаметры посадочных
отверстий, допуски на радиальное и торцовое биение фрезы.
Фрезы изготовляют в виде набора из восьми штук для опре-
деленных диапазонов чисел нарезаемых зубьев; могут быть изго-
товлены наборы фрез из 15 шт. для более узких диапазонов
чисел зубьев. Дисковые модульные фрезы изготовляют из твердо-
го сплава ВК6М. Опыт применения твердосплавных дисковых
мелкомодульных фрез показал целесообразность создания анало-
гичного инструмента для обработки зубчатых колес средних и
крупных модулей при высоких скоростях резания. Увеличение мо-
дуля фрез привело к созданию сборных конструкций таких инст-
рументов, у которых твердосплавными выполняют только режу-
щие элементы.
У фрез, оснащенных пластинками из твердых сплавов, про-
фили зубьев выполняют прямолинейными, так как шлифовать
фасонный инструмент трудно. Заточку прямолинейных ножей
фрез можно осуществлять на обычных универсально-заточных
станках. Общая классификация твердосплавных дисковых фрез
приведена на рис. 1, а основные габаритные размеры в табл. 2.
Дисковая сборная твердосплавная фреза для чернового зубо-
фрезерования крупномодульных зубчатых колес имеет корпус,
ножи с напайными пластинками из твердого сплава, крепежные
и регулирующие элементы (рис. 2). Корпус фрезы состоит из сту-
пицы 1 с фланцем и базового кольца 3. Базовое кольцо имеет
восемь торцовых открытых пазов прямоугольного сечения, в кото-
рых размещаются ножи 4. У собранной фрезы пазы закрыты
фланцем ступицы. Базовое кольцо устанавливают на ступице и
наглухо скрепляют с фланцем болтами 9 с плотной посадкой их
в отверстиях. Дополнительно базовое кольцо и ступица стопорят
11
Рис. 1. Классификация твердосплавных дисковых модульных фрез
пятью штифтами 2. В процессе эксплуатации корпус фрезы раз-
бирают.
При установке ножей и их закреплении фрезу надевают на
оправку, которую устанавливают в центрах. Нож 4 вставляют в
паз и слегка прижимают к базовой поверхности винтом 5. Затем
с помощью клина 7 нож предварительно поджимают опорной по-
2. Основные размеры сборных
дисковых фрез
Модуль, мм Диаметр, мм Число зубьев
наружный посадочного отверстия
2 140 40 12
4 160 40
6 180 50
8 200 60 10
12 240 80
верхностью к поверхности паза.
Положение ножа регулируют с
помощью винта 6, коническая по-
верхность которого упирается в
скошенную часть торца ножа.
После регулирования положения
всех ножей их окончательно за-
крепляют с помощью винта 8 и
клина 7. Ножи в собранном виде
дополнительно не обрабатывают.
Клинья 7 под действием вин-
та 8 со значительным натягом
заполняют пространство между
корпусом и ножами и создают
12
монолитную конструкцию. Для создания под ножом дополнитель-
ной опорной поверхности на базовом кольце 3 корпуса выполняют
трапециевидные выступы. Для получения равномерного припуска
под чистовое зубофрезерование у фрезы в один ряд поставлены
чередующиеся ножи с разными углами профиля. Два или три
таких ножа составляют одну режущую секцию. Ножи, входящие
в одну режущую секцию, обрабатывают различные участки профиля
Рис. 2. Дисковая сборная твердосплавная фреза
зуба колеса; нагрузка на них распределяется равномерно вслед-
ствие разности диаметров установки ножей секций. Пазы корпуса
выполнены таким образом, чтобы передняя поверхность ножей
после установки располагалась радиально.
На основании проведенных исследований рекомендуются сле-
дующие геометрические параметры фрез: задний угол по вершине
«0=15°; задний угол по боковым режущим кромкам а/т=12°;
передний угол уо=О°. У ножей, обрабатывающих впадину зуба,
делают упрочняющие фаски размером 0,5X45°. При обработке
зубчатых колес с числом зубьев свыше 30 можно применять двух-
рядные фрезы (рис. 3), сокращающие машинное время обработки
вдвое [20]. Эти фрезы отличаются от однорядных шириной пазов
и размерами ножей. Корпус двухрядной фрезы состоит из трехос-
новных деталей. На ступице с фланцем 1 установлены централь-
ное базовое кольцо 2 и закрывающий фланец 3. Центральное
базовое кольцо имеет два ряда открытых прямоугольных пазов
для ножей 4, расположенных по обоим торцам кольца. Для более
равномерной работы фрезы пазы сдвинуты на половину централь-
ного угла между ними.
Дисковая фреза Уралмашзавода предназначена для чернового
зубофрезерования стальных зубчатых колес методом деления [4].
13
Фреза (рис. 4) имеет корпус 1, ножи 3 с напаянными твердо-
сплавными пластинками и клинья 2 для крепления нсжей. Для
упрощения конструкции и обеспечения затачивания фрезы в сборе
зубья в корпусе устанавливают на фиксирующей шпонке 4, кото*
Рис 3 Дисковая двухрядная фреза с твердосплавными но-
жами
рая кроме фиксации обеспечивает более точную сборву ножей
в корпусе. Со стороны передней поверхности ножи закреплены
клиньями. Ножи фрезы выполнены односторонними и установлены
таким образом, что один
Рис. 4. Дисковая фреза Уралмашзавода
зуб обрабатывает левую бо-
ковую поверхность и впади-
ну зуба, другой—правую и
впадину зуба заготовки.
Корпуса фрез предназначе-
ны для закрепления ком-
плектов ножей двух-трех
разных модулей. В одном и
том же корпусе можно за-
креплять ножи дли нареза-
ния колес модуля 22 и 26 мм.
По мере стачиванья твердо-
сплавной пластинки ножи
можно регулировать в ра-
диальном направлении с помощью сухарей. Для производитель-
ной обработки зубчатых колес с большим числом зубьев приме-
няют спаренные фрезы, для чего шпоночные пазы в ступицах фрез
смещают относительно друг друга.
14
А-А
Рис. 5 Дисковая фреза с фасонным профилем твердосплавных ножей мо-
д\ля 14 мм
077Z7
Рис. 6. Дисковая фреза для прорезки зубьев колес модуля 10 мм
Для повышения жесткости оправок диаметр посадочного оту
верстия корпуса фрезы увеличен на одну-две ступени нормализо/
ванного ряда отверстий дисковых фрез соответствующих модулей
из быстрорежущих сталей. Оптимальными при обработке деталей
из сталей с ов = 70-4-90 кгс/мм2 являются положительный перед-
ний угол 5° и задний угол на вершине и боковых режущих кром-
ках 12°. Для разделения стружки вдоль передней поверхности
перпендикулярно к боковой режущей кромке сделана канавка.
Биение фрезы по наружному диаметру 140—240 мм не должно
превышать 0,03—0,04 мм. Шероховатость заточенных поверхностей
должна быть Ra = 0,16-4-0,63 мкм.
Дисковая фреза с фасонным профилем твердосплавных но(жей
модуля 14 мм представлена на рис. 5. В пазах корпуса 1 фрезы
устанавливают ножи 4 с напаянными твердосплавными пластин-
ками, профиль которых выполняют по дуге окружности и подго-
няют по шаблону. Закрепляют ножи клиньями 3 и винтами 2 со
стороны передней поверхности и фланцами 5, стягиваемыми с бо-
ков винтами 6.
Дисковая фреза для прорезки зубьев колес модуля 10 мм
приведена на рис. 6. В корпусе 1 имеются пазы впереди опорных
зубьев; в эти пазы вставляют односторонние резцы 2 с твердо-
сплавными пластинками, припаянными к державкам поочередно с
левой и правой сторон. Резцы закрепляют с помощью прижима,
шайбы и гайки.
ПАЛЬЦЕВЫЕ МОДУЛЬНЫЕ ФРЕЗЫ
Классификация твердосплавных пальцевых фрез приведена на
рис. 7. Форма рабочей части фрезы соответствует форме впадины
зубчатого колеса. Однако изготовление криволинейного профиля
твердосплавных фрез вызывает трудности, и поэтому профиль
зубьев таких фрез выполняют в виде ломаной линии. Такая за-
мена незначительно меняет форму и припуск под чистовую обра-
ботку, но позволяет затачивать зубья по задней поверхности на
универсально-заточном станке.
Твердосплавные пальцевые модульные фрезы изготовляют с
напайными пластинками из твердого сплава (рис. 8) и с твердо-
сплавными коронками (рис. 9). У напайных фрез на каждом
участке профиля пластинки из твердого сплава можно выполнять
целиком или из нескольких штук. Коронки 3 из твердого сплава
припаивают к стальной и хвостовой части 1. Для фиксации ко-
ронки при пайке относительно хвостовика и упрочнения места
спая применяют штифты 2, расположенные в месте спая. Перед-
ний угол фрез выполняют равным 0°, а задние углы — в пределах
10—12°. Для облегчения схода стружки и уменьшения сил реза-
ния со стороны задней поверхности делают стружкоразделитель-
ные канавки. Твердосплавные модульные пальцевые фрезы так
16
Твердосплавные пальцевые фрезы
Чистовые
I
Составные
тп^-16^22’лм
Рис 7. Классификация твердосплавных пальцевых модальных фрез
Рис. 8. Пальцевая модульная .цад^Шйй^-^а^тинками из ^рер-
Рис 9 Пальцевая модальная фреза
с напаинымч твердосплавными ко-
ронками
же, как и быстрорежущие,
можно изготовлять насадными
и с хвостовиком Применять
такие фрезы целесообразно в
производстве крупномодуль-
ных зубчатых колес.
Пальцевая фреза с напай-
ными твердосплавными пла-
стинками более технологична. В этом случае может быть исполь-
зована стандартная пластинка твердого сплава. Фрезы этой кон-
струкции могут быть изготовлены в условиях инструментальных
цехов машиностроительных заводов.
ЧЕРВЯЧНЫЕ ФРЕЗЫ
Червячные фрезы являются наиболее распространенным видом
зубообрабатывающего инструмента Твердосплавные червячные
фрезы различают по виду зацепления, назначению, точности, кон-
струкции режущих элементов, форме задних поверхностей, способу
крепления зубьев Классификация твердосплавных червячных
фрез приведена на рис. 10.
Твердосплавные червячные фрезы предназначены для высоко-
скоростного зубофрезерования методом обката зубчатых колес с
эвольвентным, круговинтовым, циклоидальным и другим зацепле-
нием модуля 0,2—10 мм из различных материалов: конструкцион-
ных и труднообрабатываемых сталей [14] и сплавов, чугунов, цвет-
ных металлов и неметаллических материалов.
По точности фрезы могут быть чистовые классов АА и А, по-
лучистовые под шевер классов А и В и черновые под шлифование
и черновое зубофрезерование классов В и С. В зависимости от
модуля фрезы выполняют цельнотвердосплавными или сборными.
Червячные фрезы модулей 0,2—1,5 мм изготовляют из твердого
сплава. Фрезы модуля 1,5—10 мм представляют собою сборные
конструкции с режущими элементами из твердого сплава. Режу-
щие элементы фрез выполняют в виде гребенок, отдельных ре-
жущих пластинок или зубьев (ножей). Последние имеют держав-
ку, на которую напаивают пластинку из твердого сплава.
д По форме задних поверхностей твердосплавные червячные фре-
зы подразделяют на острозаточенные и затылованные. Задние по-
верхности зубьев выполняют плоскими, цилиндрическими или
коническими (у острозаточенных фрез) и затылованными по по-
верхности вращения или по винтовым поверхностям (у затыло-
ванных) .
18
х
X
к
о
с
Твердосплавные червячные фрезы
| Получистовые |-
Сборные
Острозаточен
ные
т=2 —6 мм
Затылован
ные
| Чистовые |
Составные
Затылован
ные
Цельные
т=0 2—3 мм
Затылован
ные
С напай
ными
зубьями
О д
о 2
S X
3
С нмлевым передним углом
С отрица
тельным
передним
углом
С монолитными
поворотными
зубьями
т=1 5—4 мм
С монолит
ными
зубьями
т=\ 5-
— 1 0 мм
С монолит
ными
зубьями,
5 —
1 0 мм
X
с
о
С нуле
вым
перед
ним
углом
2
х
X
s
X
С нулевым
передним
углом
3
о
ю з
С нулевым
передним
углом
S
3
X
о
х
S
s Й
X X
X о
ЧЧ
2 2
С нулевым
передним
3 глом
Крепление зубьев винта- ми вдоль паза корпуса Крепление зубьев попар но клиньями в радиаль- ном направлении Крепление зубьев вин тами вдоль паза корпуса
»х
о
X
х
X
а
с
к
а
х S
х 3
» а
Для эволь вентных колес Для эволь- вентных колес
Рис
X
§
х
S
X
х
S
X
Для колес
эвольвент
ных и пере-
дач Нови-
кова,
звездочек,
шлицевых
валов
Для
эволь-
вент-
ных
колес
Для Для
эволь эволь-
вент- вент
ных ных
колес колес
10 Классификация твердосплавных червячных фрез
Существует три основных типа сборных твердосплавных чер-
вячных фрез модулей 1,5—10 мм: острозаточенные червячные фре-
зы; червячные фрезы с поворотными режущими пластинками;
червячные фрезы с затылованными зубьями.
Мелкомодульные червячные твердосплавные фрезы [10, 17]
применяют для чистового зубофрезерования зубчатых колес 6—
8-й степени точности модуля 0,2—1,00 мм, изготовляемых из раз-
личных материалов твердостью HRC4b—50. Наружный диаметр
фрез принят равным 25, 30 и 50 мм. Диаметр посадочного отвер-
стия равен 8, 10, 16 и 22 мм. Фрезы имеют увеличенную длину,
допускающую значительное число осевых передвижек. Чисто
стружечных канавок 10—12, причем передние поверхности прохо-
дят через ось фрезы. Точность фрезы должна быть классов А
и А А.
Наиболее универсальным твердым сплавом для изготовления
мелкомодульных червячных фрез является сплав ВК6М. Для об-
работки зубчатых колес на зубофрезерных станках 5310 и др.,
допускающих применение фрез с увеличенным наружным диамет-
ром, используют червячные фрезы с напайными твердосплавными
рейками или с рейками, закрепляемыми механическим способом
[41]. В этих случаях наружные диаметры фрез значительно уве-
личены (60—80 мм), чем достигаются возможность расположения
большого числа режущих реек (18—20), увеличение (до опти-
мального значения) задних углов, повышенная точность фрез.
При креплении реек напайкой в стальном корпусе предусматри-
вают неглубокие пазы, обеспечивающие равномерное расположе-
ние реек. Длина корпуса фрезы увеличена за счет широких конт-
рольных буртиков, чем достигается точное базирование фрезы на
оправке (рис. 11).
Сборная червячная фреза модуля 0,3 мм имеет корпус /, твер-
досплавные рейки 2, конические шайбы 3 и крепежные гайки 4
(рис. 12). Корпус фрезы выполняют из сталей 38Х, 40Х, 40ХНМА
с термической обработкой до твердости HRC 30—35. Для уста-
новки режущих реек имеются пазы. При этом профиль их может
быть трапециевидным или прямоугольным. Пазы имеют точные
линейные и угловые размеры. Твердосплавные рейки выполнены
с увеличенной шириной режущей части, благодаря чему число
переточек достигает 25—30. Торцы реек заканчиваются кониче-
скими поверхностями. По длине рейки одинаковы. Рейки закреп-
ляются гайками через конические шайбы. Профиль образуется прл
шлифовании алмазными кругами.
Острозаточенные червячные фрезы имеют увеличенные задние
углы, независимые от заднего угла по вершине зуба. Это важно
для улучшения условий резания боковыми кромками и повыше-
ния стойкости фрез. Однако увеличение задних углов приводит к
уменьшению угла заострения, что снижает прочность режущего
клина. Фрезы этого типа можно применять при обработке зубча-
тых колес из мягких материалов, обладающих повышенной аб-
разивной способностью. Восстановление (затачивание) затупив-
20
шихся острозаточенных фрез является трудоемким процессом, так
как для этого необходимо разобрать фрезу. Зубья шлифуют в спе-
циальных приспособлениях. Сложность затачивания компенси-
руется высокой стойкостью фрез.
Рис 11. Мелкомодульн
вячная фреза с напайными
Рис 12. Сборная червячная
фреза т=0,3 мм
твердосплавными пластинками
Сборная червячная фреза, выполненная совместно с оправкой
J, приведена на рис. 13. Отдельные зубья (ножи) фрезы осна-
щены пластинками из твердого сплава. Размеры зубьев после
затачивания подгоняют по специальному шаблону с помощью ре-
гулировочных винтов 2. Крепление зубьев осуществляется винта-
ми 3 вдоль пазов корпуса. Сложность сборки фрезы с подгонкой
Рис. 13. Сборная червячная острозаточенная фреза, выполненная
совместно с оправкой
зубьев по индикатору не обеспечивает удобства эксплуатации.
Насадная червячная фреза с зубьями, оснащенными пластинками
из твердого сплава, имеет несколько другую конструкцию
(рис. 14). Корпус 1 фрезы выполнен из конструкционной стали и
имеет продольные пазы, число которых соответствует числу ре-
жущих реек фрезы. Для передачи крутящего момента корпус
имеет торцовую шпоночную канавку. С одной стороны корпуса
установлено базовое кольцо 4 с выступами, входящими в пазы
21
корпуса. Кольцо закреплено гайкой 5. Выступы кольца выполне-
ны с высокой точностью и служат для установки ножей 3 по
винтовой линии. Длина каждого последующего выступа возра-
Рис. 14. Острозаточенная червячная фреза с креп-
лением ножей эксцентриками
стает на осевой шаг фрезы, деленный на число пазов в корпусе
(или на число режущих реек фрезы). Ножи зажимают в пазу
эксцентриком 2.
Рис. 15. Червячная острозаточенная твердосплавная фреза модуля
2,5 мм
У острозаточенной фрезы, показаной на рис. 15 [31, 33], базо-
вое кольцо выполнено в виде отдельных опорных сухарей (сек-
торов) 3, установленных в кольцевой паз корпуса 1. Ножи 2
закреплены винтами 4 через прокладки 5 вдоль оси корпуса.
22
На рис. 16, а представлена острозаточенная червячная фреза
модуля 9 мм. Корпус 1 фрезы выполнен из стали 45Х твердостью
HRC 30—35 в виде втулки со сквозными продольными пазами.
В этих пазах укреплены зубья (ножи) 2 с припаянными пластин-
ками из твердого сплава [32]. Расположение зубьев по винтовой
Рис. 16. Червячная острозаточенная чистовая фреза модуля 9 мм;
а — с призматическими ножами; б — с цилиндрическими ножами
поверхности достигается установкой в пазах корпуса точно вы-
полненных упоров 3, запрессованных в установочном кольце 4.
Последнее плотно прижимается к корпусу винтами 5 и фикси-
руется от смещения штифтом 6. Упоры 3 в собранной фрезе по-
следовательно и равномерно увеличиваются по высоте на вели-
чину, равную осевому шагу, деленному на число пазов в корпусе.
В осевом направлении зубья закреплены винтами 7 через суха-
ри 8. Со стороны передней поверхности ножи закреплены в пазу
корпуса клиньями 9 с помощью винтов 10. Таким образом, ножи
23
в корпусе закреплены в осевом и радиальном направлениях. При?
закреплении ножи предварительно поджимают винтом 7 в осевом,
направлении, затем подтягивают клинья 9. После этого оконча-
тельно затягивают винты 7 и клинья 9.
В червячной фрезе другой конструкции модуля 9 мм?
(рис. 16,6) корпус 6 фрезы имеет определенное число отверстий,
соответствующее числу зубьев фрезы. Отверстия выполнены в
радиальном направлении и расположены по винтовой линии с
шагом, равным шагу фрезы. В эти отверстия вставлены и закреп-
лены зубья 5, которые опираются на опорные втулки 7, закреп-
ленные в корпусе. Положение зуба в отверстии фиксируется штиф-
том 3, входящим в паз державки, а крепление его осуществля-
ется с помощью клина 2, затягиваемого винтом 4. С помощью
прокладки 1 обеспечивается прижим зубьев к опорной стороне
цилиндрической поверхности отверстия. Корпус фрезы выполняют
из стали 45Х с термической обработкой до твердости НВ 241—286.
Правильная установка зубьев зависит не только от точности рас-
положения и диаметра отверстий в корпусе, но также от располо-
жения штифтов, фиксирующих зубья. Направление осей фикси-
рующих штифтов совпадает с направлением винтовых канавок, в
результате чего устанавливаемые зубья разворачиваются на угол
подъема винтовой поверхности, причем передние поверхности
зубьев располагают перпендикулярно направлению витка. Точ-
ность установки зубьев по высоте зависит от точности расположе-
ния торцов упорных втулок относительно оси червячной фрезы,
которые должны находиться на одинаковом расстоянии от оси с
отклонением не более 0,01 мм. Сложность обеспечения данного
условия привела к изменению базирования зубьев — вместо тор-
цов втулок на цилиндрическую поверхность центральной втулки
определенного диаметра, запрессованной в отверстие корпуса.
В державке имеется паз для штифта, определяющего положение
зуба при установке его в корпусе.
Двухзаходная червячная твердосплавная фреза модуля
4,25 мм представлена на рис. 17. Фреза имеет цилиндрический
корпус 1. Отверстия для зубьев расположены по двум винтовым
поверхностям левого двухзаходного червяка. В средней части от-
верстий сделаны выточки для лучшего базирования зубьев по
кольцевым пояскам. Продолжением отверстий являются углубле-
ния под пружины. Перпендикулярно к отверстиям для зубьев
имеются отверстия для клиньев. Зуб 2 фрезы выполнен в виде
срезанного цилиндра с припаянной пластинкой из твердого спла-
ва. Зубья опираются на пружины 7 для перемещения их в ра-
диальном направлении; этим достигается точная установка зубьев
при сборке фрезы. Зубья зажимают с помощью клиньев (сухарей)
б, затягиваемых в осевом направлении винтами 5. Последние
удерживаются от смещения в направлении оси фрезы кольцами
3 и 4, насаженными на торцовые выступы корпуса. Для повыше-
ния точности фрезы и надежности крепления зубья можно труп*
пировать.
24
205_
Рис. 17. Двухзаходная червячная твердосплавная фреза модуля 4,25 мм
Неперетачиваемые многогранные пластинки из твердых спла-
вов широко распространены в качестве режущих элементов раз-
личных видов металлорежущего инструмента. Использование в
качестве режущего элемента неперетачиваемых пластинок позво-
ляет повысить режимы резания и обеспечить удобство эксплуата-
ции режущего инструмента. Твердосплавные червячные фрезы с
острозаточенными режущими элементами имеют некоторые недо-
Рис. 18. Червячная фреза модуля 2,5 мм с поворотными неперетачивае-
мыми твердосплавными пластинками
статки. Зубья фрез с углами заострения меньше 90° не обеспечи-
вают надежность работы фрезы при нарезании стальных зубча-
тых колес из-за частых сколов наружных и переходных режущих
кромок. Напайные зубья фрез подвержены напряжениям и не мо-
гут быть качественно обработаны алмазно-абразивными шлифо-
вальными кругами. Перешлифовывание зубьев таких фрез по зад-
ним поверхностям необходимо производить каждый раз после по-
явления допустимого износа. Указанные недостатки исключает
применение поворотных неперетачиваемых пластинок из твердого
сплава в качестве режущей части червячных фрез. Поворотные
неперетачиваемые пластинки с углами заострения 90° и более
изготовляют из износостойких твердых сплавов, таких как сплав
Т15К6; их можно обрабатывать алмазными шлифовальными кру-
гами.
Поворотные неперетачиваемые твердосплавные пластинки
можно рекомендовать в качестве зубьев червячных фрез модуля
1,5—4,0 мм [23, 24]. Червячные фрезы с поворотными неперетачи-
ваемыми режущими пластинками (рис. 18) используют при высо-
26
коскоростном зубофрезеровании (под шевингование или зубошли-
фование) стальных зубчатых колес твердостью, не превышающей
НВ 350. Для увеличения числа рядов пластинок, уменьшения
угла подъема винтовой поверхности, влияющего на уменьшение
заднего бокового угла зубьев, и повышения точности обработки
эти фрезы имеют увеличенный наружный диаметр. Фреза имеет
корпус 1 с 17-ю пазами, расположенными параллельно оси, со
смешением относительно осевой плоскости, что обеспечивает не-
обходимый отрицательный передний угол. Корпус изготовляют из
стали 40Х с термической обработкой до твердости HRC 35—40.
В конструкции предусмотрены жесткие базовые поверхности под
режущие пластинки, точность которых достигается шлифованием.
В пазы корпуса устанавливают пластинки 5 ромбовидной формы,
которая позволяет четырехкратно использовать режущие стороны
без перетачивания.
После износа четырех сторон пластинок профиль может быть
многократно восстановлен шлифованием. Длина пластинки умень-
шается после перешлифовывания на 0,5 мм, после чего восста-
новленные пластинки можно использовать со сменными подклад-
ками в прежнем корпусе или в новом без подкладок. Пластинку
устанавливают в корпусе с вылетом 1 мм относительно опорной
стороны гребня. Профиль пластинки имеет модификацию для
обеспечения рационального припуска под шевингование. Длина
пластинки равна 26 мм; эта величина выбрана из условий доста-
точно надежного их крепления — опорные шаговые площадки
должны иметь длину не менее 8 мм. Толщина пластинки 6 мм;
пластинку устанавливают в паз корпуса по ходовой посадке.
Ширина пластинки равна осевому шагу фрезы с допуском
0,003—0,005 мм. На дне паза пластинки опираются на твердо-
сплавные базовые вставки. Необходимая установка пластинок по
винтовой поверхности достигается с помощью опорных сухарей 6,
имеющих разную длину выступов, отличающихся на V17 осевого
шага фрезы. Опорные сухари имеют точную длину, так как от
этого зависит отклонение положения режущих кромок фрезы от
теоретической винтовой поверхности. Опорные сухари закреплены
в корпусе винтами 7. Это сохраняет их постоянную установку при
переборках фрезы.
Пластинки закрепляют различными способами. В конструкции,
приведенной на рис. 18, закрепление осуществлено клиновыми
сухарями 2, которые установлены в кольцевом пазу корпуса,
имеющем коническую поверхность с углом 10°. Зажимные сухари
так же, как и опорные, имеют выступы различной длины, но точ-
ность их ниже точности опорных сухарей. Пластинки закрепляют
завинчиванием винта 4. Зажимной сухарь при этом перемещается
к оси фрезы и вдоль паза.
При вывертывании винт 4 упирается головкой в шайбу 3 и
освобождает режущие пластинки. В комплекте 85 пластинок. Из-
ношенные пластинки можно поворачивать для работы новыми
режущими кромками, а также переставлять из зоны интенсивного
27
3. Варианты расположения и крепления поворотных пластинок червячных фрез
№ ва-
рианта
Эскиз
Характеристика варианта
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
Пластинки с параллельными
поверхностями, установленные
под отрицательным передним
углом и закрепленные винтами
вдоль паза
X-образные пластинки, обес-
печивающие передний угол
у—0° и закрепленные винтами
вдоль паза
Пластинки закреплены клинь-
ями, зааягиваемыми винтами
Пластинки закреплены клинь-
ями, затягиваемыми винтами
Фреза для зубчатых колес
передач Новикова. Поворотные
пластинки обеспечивают перед-
ний угол у—0°, закреплены
клиновидными сухарями
Пластинки с криволинейной
вогнутой передней поверхностью
закреплены клиновидными су-
харями вдоль паза
Х-образные пластинки распо-
ложены перпендикулярно к вин-
товым поверхностям.
Крепление осуществлено вин-
том вдоль паза
Фреза для зубчатых колес
передач Новикова. Пластинки
установлены под отрицательным
передним углом и закреплены
клиновидными сухар ями и
шпилькой
Х-образные пластинки закреп-
лены клиновидными сухарями
Фреза для зубчатых колес
передач Новикова. Пластинки
установлены под отрицатель-
ным передним углом и закреп-
лены клиновидными сухарями
28
износа в зону менее интенсивного износа. С учетом четырех по-
воротов и возможных перестановок пластинок комплект, состоя-
щий из 85 пластинок, может обеспечить 40 периодов стойкости.
Срок службы корпуса рассчитан на эксплуатацию 80—100 комп-
лектов зубьев. Смена режущих пластинок может производиться
на станке без снятия фрезы.
Поворотные пластинки червячных фрез могут иметь различные
форму, расположение и крепление (табл. 3). Наиболее перспек-
тивной является форма пла-
стинки с параллельными пе-
редними поверхностями (вари-
анты I, III, IV, VIII, X). Наи-
более надежным и удобным яв-
ляется крепление клиновыми
сухарями (варианты V, VI,
IX, X).
Червячные фрезы с твердо-
сплавными затылованными
зубьями затачивают по перед-
ней поверхности [24—26, 28].
Червячные фрезы этой конст-
рукции модулей 1,5—10 мм
(рис. 19) предназначены как
для обработки под шевингова-
ние и шлифование, так и для
чистового зубофрезерования
колес 7—8-й степени точности. Сборная конструкция этих фрез
аналогична конструкции червячных фрез с поворотными зубьями.
Твердосплавный зуб фрезы состоит из рабочей и установочной
частей. Рабочая часть имеет режущие кромки, которые образу-
ются пересечением передней поверхности с задними поверхностя-
ми по вершине и боковым сторонам. Передняя поверхность вы-
ступает в направлении вращения фрезы, что позволяет увеличить
полезную длину зуба и число переточек. Задняя поверхность по
вершине зуба цилиндрическая и выполняется по дуге окружности
определенного радиуса, заменяющей архимедову спираль. Задние
боковые поверхности являются коническими. Образующая конуса
боковых задних поверхностей может быть ломаной в зависимости
от модификации профиля зуба. Ширина установочной части зуба
равна осевому шагу с допуском ±0,003 мм. Отдельный зуб из
твердого сплава может иметь различный профиль. Для замены
зубьев крепежный винт вывертывают, а в отверстие сухаря ввер-
тывают болт, при упоре которого в корпус сухарь выводится из
заклинивающего положения.
Задние поверхности зубьев получистовых фрез по профилю об-
рабатывают в специальных приспособлениях на круглошлифоваль-
ных или оптико-профилешлифовальных станках. У чистовых фрез
после сборки зубья по профилю затылуют. Червячные фрезы с
затылованными зубьями затачивать просто.
Рис. 19. Червячная фреза с твердо-
сплавными затылованными зхбьями
29
Фрезы с затылованными зубьями можно затачивать алмазны-
ми кругами формы АТ и АЧК «на универсально-заточных станках
< делением на зуб по фиксатору, базирующемуся в точно выпол-
ненный паз корпуса фрезы.
Для упрощения конструкции, снижения трудоемкости изготов-
ления и увеличения числа витков фрезы (увеличения числа зубьев
в ряду) в качестве способа крепления зубьев можно использовать
их напаивание. Составная твердосплавная червячная фреза имеет
стальной корпус 1 и твердосплавные зубья 2 (рис. 20).
Рис 20 Червячная фреза с впаянными твердосплавными
зубьями
Наружная винтовая резьба на корпусе соответствует профилю
'фрезы. Нарезанный участок, воспринимая окружную силу реза-
ния, разгружает зубья от изгибающих напряжений. Длину кор-
пуса и нарезанной части принимают максимальной по станку для
’Обеспечения осевых перемещений фрезы при затуплении зубьев.
Для установки зубьев в корпусе имеются продольные пазы, тол-
щина которых на 0,1—0,2 мм больше толщины державки твердо-
сплавного зуба; этот зазор необходим для размещения припоя.
При пайке режущая часть зубьев должна быть расположена сим-
метрично относительно витков корпуса. Для этой цели можно ис-
пользовать различные способы установки и крепления зубьев,
наиболее простым из которых является ограничение ряда зубьев в
пазу штифтами или винтами 3 с двух сторон.
При ограничении зубьев штифтами последние устанавливают
в отверстия, расположенные в пазах по винтовой линии витка у
торцов корпуса. Расстояние между двумя штифтами в пазу рав-
но сумме шаговых размеров всех зубьев. Штифты в отверстия не-
обходимо устанавливать по прессовой посадке или в глухое
отверстие. При ограничении зубьев штифтами зубья в пазу не
закреплены и поэтому полную сборку фрезы перед пайкой осуще-
ствлять нельзя. В этом случае сборку зубьев в каждом пазу про-
изводят непосредственно перед пайкой.
30
Расположение зубьев по винтовой линии с одновременным за-
креплением их осуществляется винтами с двух сторон паза. При
таком способе крепления винты имеют переменную длину, кото-
рая изменяется от паза к пазу на 1/z осевого шага. Винты распо-
лагают заподлицо с торцом корпуса. При таком способе крепления
перед пайкой можно собрать зубья во всех пазах. При сборке в
пазы корпуса укладывают припой. В процессе пайки штифты п
винты запаиваются. Стремление
твердосплавной червячный фре-
зы, равный продолжительности
рабочей смены, приводит к необ-
ходимости создания фрез увели-
ченной длины.
Изготовление цельнотвердо-
сплавных длинных фрез или ос-
нащение сборных фрез цельными
твердосплавными рейками связа-
но с технологическими трудностя-
ми получения качественных длин-
ных заготовок инструмента из
твердого сплава. Механическое
крепление отдельных твердо-
сплавных зубьев не может обес-
печить надежность крепления при
числе зубьев в ряду, превышаю-
щем семь-восемь. Отдельные зу-
бья, у которых режущие кромки
обеспечить период стойкости
скололись или выкрошились, за-
менять нельзя. В этом случае
червячную фрезу перемещают в
осевом направлении, чтобы она
Рис. 21. Червячная фреза с твердо-
сплавными затылованными зубьями
для зубчатых колес передач Нови-
кова
работала другими зубьями.
Среди червячных фрез для обработки зубчатых колес передач
Новикова (рис. 21) наиболее работоспособны две конструкции:
фрезы с поворотными твердосплавными режущими пластинками;
фрезы с твердосплавными затылованными зубьями. По конструк-
ции они существенно не отличаются от конструкции рассмотрен-
ных ранее фрез для обработки зубчатых колес с эвольвентным
зацеплением. Отличие заключается лишь в профиле режущих
зубьев. Профиль режущих элементов (зубьев) рассчитывают с
учетом формы задней поверхности зубьев и расположения зубьев
в корпусе инструмента. Задние поверхности фрез с поворотными
пластинками являются цилиндрическими поверхностями.
Конструкции твердосплавных червячных шлицевых фрез ана-
логичны рассмотренным выше конструкциям и отличаются лишь
углом зацепления. Фрезы для нарезания прямобочных шлицев
выполняют с затылованными зубьями и профилируют аналогич-
но фрезам из быстрорежущей стали.
Основные параметры червячных фрез следует выбирать с уче-
31
том изложенных ниже рекомендаций. При выборе наружного
диаметра da фрезы учитывают размеры твердосплавного зуба и
размеры корпуса фрезы от дна паза до посадочного отверстия.
Толщина корпуса фрезы должна быть достаточной для обеспече-
ния прочности фрезы; она принимается равной 0,3—0,4 диаметра
посадочного отверстия. В зависимости от типа крепления зубьев
минимальная толщина корпуса фрезы может быть в месте рас-
положения деталей крепления; например, при креплении зубьев
клиновыми сухарями минимальная толщина корпуса по кольцевой
канавке должна определяться достаточной прочностью и быть не
менее 15 мм.
Для увеличения жесткости крепления фрезы на оправке, что
важно для зубофрезерования при высокой скорости резания, диа-
метр посадочного отверстия должен быть на ступень больше диа-
метра отверстий стандартных фрез соответствующего модуля:
(0,25—0,30)da.
Длину фрезы выбирают по возможности большей для обеспе-
чения наибольшего осевого перемещения инструмента. Длина фре-
зы ограничена надежностью механического крепления твердо-
сплавных зубьев. В связи с тем, что зубья червячной фрезы за-
гружены неравномерно и каждый зуб работает только частью
режущей кромки, максимальный износ зубьев происходит в опре-
деленных местах режущих кромок, различных для каждого зуба.
Это широко используют для увеличения стойкости фрез. После
нарезания одного из нескольких зубчатых колес изменяют поло*
жение фрезы относительно оси обрабатываемого колеса.
При определении общей длины фрезы следует учитывать, что
у торцов фрезы расположены с одной стороны опорные элементы
в виде сухарей или колец, опорная часть корпуса и контрольный
буртик; с другой — зажимные элементы и часть корпуса с бурти-
ком. Общая длина этих нерабочих частей фрезы зависит от кон-
струкции фрезы; например, у фрезы с впаянными зубьями она
минимальна из-за небольших размеров установочных винтов или
штифтов.
В общем виде длина сборной червячной фрезы
L = Rmn 2/ку 2/j -|- /0 mjn 4- 13 тах,
где п — число принятых зубьев в ряду; /ку =104-15 мм — длина
упорных частей корпуса фрезы; /1 = 24-3 мм — длина контрольных
буртиков; /0mm — наименьшая длина опорного элемента (сухаря);
/зтах — наибольшая длина зажимного элемента (сухаря).
Средний расчетный диаметр dmQ фрезы является условным и
необходим для расчета фрезы. Пользуясь средним диаметром, оп-
ределяют угол подъема витков фрезы
, т
tgYmO =-!—•
“то
По мере переточек с уменьшением диаметра фрезы уменьша-
ется и действительный средний диаметр фрезы, а следовательно,
32
изменяется угол подъема витков фрезы. Для уменьшения откло-
нений фактических размеров средний диаметр затылованной фре-
зы при проектировании принимают в сечении, отстоящем от перед-
ней поверхности на 0,1—0,2 окружного шага. При этом средний
расчетный диаметр
^о = ^-2/гаО-(О,2-ьО,4)^,
где haQ — высота головки зуба фрезы; k — величина затылования.
Размеры зубьев фрезы в нормальном сечении соответствуют
размерам исходного контура. Они также зависят от назначения
фрезы. Размеры профиля твер-
досплавных затылованных зу-
бьев червячных фрез опреде-
ляют по методике расчета
стандартных фрез. Однако
полная высота профиля зубьев
фрез модуля менее 5 мм опре-
деляется пересечением боко-
вых режущих кромок с боко-
выми поверхностями зубьев.
Для фрез модуля более 5 мм
с целью уменьшения общей
высоты зуба полная высота
профиля равна высоте профи-
ля стандартных фрез.
Профиль поворотных режу-
щих пластинок червячных фрез
необходимо корректировать в
связи с тем, что пластинки в
корпусе устанавливают с отри-
цательным передним углом.
При этом изменяется высота
профиля и углы боковых ре-
жущих кромок.
Высота головки поворотной
сти (рис. 22)
^-ф ПЛ —
Рис. 22. Схема расположения пово-
ротной пластинки зуба червячной
фрезы
пластинки по передней поверхно-
Апл + 6Л';
Лф.пл = Ra c°s То — k ' -Rcp — (Ra sin To)2 + f sin (уф — y0) sin a0 cos y0-
Из-за малой величины f третьим слагаемым можно прене-
бречь.
Для упрощения изготовления корпусов и затачивания фрез
переднюю поверхность твердосплавных зубьев делают плоской.
Передние углы в процессе резания на боковых сторонах зубьев
твердосплавных червячных фрез получаются различными для пра-
вой и левой сторон зубьев. С одной стороны передний угол уве-
личивается и равен упр=+у™о, а с другой стороны уменьшается
2 Зак. 548 33
и равен уЛев= —Уто- Отрицательный передний угол получается у
зубьев, снимающих меньшие стружки. Обычно плоские передние
поверхности должны быть у фрез с углами подъема витков, не
превышающими 3—5°.
От числа рядов зубьев (реек) твердосплавной червячной фре-
зы зависит ее работоспособность и надежность, число рядов зубьев
влияет на толщину срезов, снимаемых каждым зубом фрезы. При
большом числе рядов зубьев толщина среза имеет малую вели-
чину, что затрудняет процесс резания, приводит к возрастанию
трения задних поверхностей и повышенному выделению тепла в
зоне резания. При малом числе рядов зубьев толщина срезов рез-
ко возрастает, что приводит к росту загрузки на зубья и их полом-
ке. Таким образом, с учетом оптимальных толщин срезов для фрез
каждого модуля число рядов зубьев должно зависеть, кроме мо-
дуля, от числа зубьев нарезаемого колеса, направления зубьев,
подачи инструмента и некоторых других факторов. Кроме того,
число рядов зубьев фрезы влияет на число резов, формирующих
профиль зубьев колеса (огранку и высоту гребешков, полу-
чающихся в процессе обработки). Число рядов зубьев зависит
также от принятой схемы резания. Основные размеры различных
типов твердосплавных червячных фрез приведены в табл. 4.
4. Основные размеры твердосплавных червячных фрез, мм
Фреза Модуль Диаметр Число зубьев (реек) Длина фрезы
наружный посадочного отверстия
Мелкомодульная: цельная 0,2—1,0 25—50 8—22 10—14 10—20
цельная класса точности 0,2—1,0 25—32 8—10 10 10—20
ААА с напаянными твердо- 0,3—1,0 60 32 12 10—40
сплавными рейками С механическим креплением 0,3—1,5 80 32 16 40—50
твердосплавных зубьев Цельная 1,0—3,0 50—85 16—32 12 40—112
Сборная: с поворотными зубьями 1,5—4,0 120—180 40—50 12—18 120—180
острозаточенная 2,5—8,0 120—200 40—60 8—12 120—180
с затылованными зубь- 1,5—10,0 120—180 32—50 8—16 130—180
ями Паяные с затылованными 1,5—10,0 110—170 32—50 8—12 120—200
зубьями (
Для улучшения условий резания, повышения стойкости инст-
румента п уменьшения расхода твердого сплава сборные червяч-
ные фрезы с отдельными твердосплавными зубьями можно выпол-
нять с так называемыми прогрессивными схемами резания. Наибо-
лее простой и эффективной является «шахматная» схема распо-
ложения зубьев. Для ее осуществления фрезу выполняют с уве-
34
личенным нечетным числом рядов зубьев (обычно 15). Зубья в
витке расположены через ряд, т. е. в одном ряду устанавливают
зуб, а в последующем — шаговую проставку — изношенный зуб.
Таким образом число режущих зубьев в комплекте уменьшается
вдвое. Зубья зубчатого колеса в этом случае будут профилиро-
ваться 7,5 рядами зубьев. При увеличенном диаметре фрезы
уменьшение числа рядов зубьев против стандартного (ги = 9) не
повлияет на точность профилирования. Уменьшение окружного
шага зубьев по сравнению с шагом стандартных фрез обеспечи-
вает более равномерное зубофрезерование.
Существуют и другие схемы резания, например раздельная.
Она может осуществляться в двух вариантах. Первый, когда оп-
ределенные режущие кромки распределены по отдельным зубьям,
стоящим по витку (фрезы). Например, левая боковая кромка на
одном зубе, за ним ставится зуб с режущей кромкой на его
вершине и далее зуб с правой боковой режущей кромкой. Такал
схема позволяет использовать отдельные тонкие пластинки твер-
дого сплава путем напаивания их на соответствующие поверхности
зубьев. Чередование зубьев может осуществляться через один;
при этом каждый зуб имеет режущие кромки на вершине и на
одной из боковых сторон (правой или левой).
Поворотные пластинки при такой схеме устанавливают с по-
мощью переменных длин выступов опорных сухарей, обеспечиваю-
щих исключение из резания одной из боковых режущих кромок.
Эта схема позволяет восьмикратно использовать режущие кром-
ки поворотной пластинки — четыре поворота в положении резания
левыми боковыми кромками и четыре поворота в положении реза-
ния правыми кромками. Второй вариант раздельной схемы реза-
ния используется при проектировании фрез, предназначенных для
обработки зубчатых колес под шевингование. Один зуб имеет
основной профиль с углом, равным углу зацепления (20°), второй
имеет профиль с углом «усика» у вершины зуба (17°) и третий —
с углом фаски (35°). Для этой схемы число рядов зубьев должно
быть увеличено и выбираться кратным числу углов профиля зуба
фрезы. При разделении зубьев на три группы число рядов должно
составлять 15—18, при разделении на две группы—12—16. Такой
вариант раздельной схемы резания, сокращая число резов боко-
выми кромками, одновременно увеличивает толщину срезов этими
кромками, снижая интенсивность их износа. При этом все режу-
щие кромки, профилирующие сложную форму припуска на зубе
колеса, могут быть обработаны алмазным шлифовальным кру-
гом.
Передний угол червячных фрез обычно принимают равным
нулю, так как при этом обеспечивается необходимая точность об-
разования профиля зуба колеса при нарезании. Однако одинако-
вое значение (уо = О) переднего угла по высоте твердосплавного
зуба не обеспечивает должной прочности вершины зуба, что в
большинстве случаев приводит к поломкам и выкрашиваниям
вершинной режущей кромки; поэтому у вершины зуба передняя
2* 35
поверхность должна быть расположена под отрицательным перед-
ним углом. Создается упрочняющая фаска, величина которой за-
висит от модуля фрезы, но в среднем она равна 0,2—0,8 мм.
Передний угол фаски зависит от модуля и материала детали и
находится в пределах от —10 до —30°. Упрочняющая фаска f не
должна превышать радиальный зазор зубьев колес в передаче:
—-— < 0,25m.
cos Уф
Передний угол червячных фрез с поворотными (непервтачи-
ваемыми) пластинками имеет отрицательное значение для обеспе-
чения необходимых задних углов зубьев. Оптимальное значение
отрицательного переднего угла составляет —15°. При уо¥=0 про-
филь нарезаемого колеса искажается и поэтому требуется соот-
ветствующая корректировка профиля фрезы. При этом необходи-
мо учитывать не только размеры фрезы, но и относительное дви-
жение зубьев фрезы и нарезаемого колеса (движение огибания).
Червячные фрезы с отрицательным передним углом (с повоэотны-
ми пластинками) применяют только для предварительного полу-
чистового нарезания, например, под шевингование.
При уо<О передний угол на боковых режущих кромках уо оп-
ределяется по формуле
tg?6 = Vo S'n ал0,
К*
где Ra — наружный радиус фрезы; Rx— радиус точки рекущей
кромки, в которой определяется передний угол; апо — нормальный
угол профиля.
Отношение Ra/Rx приблизительно равно единице. Тогда
?б = arctg(tg Y0sina„0).
Задние углы при вершине и на боковых сторонах зуба обес-
печиваются путем: а) затылования зубьев по архимедовой спира-
ли на специальных станках (рис. 23, а); б) шлифования зубьев по
профилю вне корпуса фрезы в специальных приспособлениях
(у незатылованных острозаточенных фрез рис. 23,6); в) установ-
ки зубьев под отрицательным передним углом (у фрез с поворот-
ными зубьями, рис. 23, в); г) установки передней поверхности
зубьев под разными углами относительно радиальной плоскости
фрезы и приспособления, в котором шлифуют профиль зуба
(рис. 23,г).
Режущую способность фрез после затупления восстанавливают
путем заточки по передней поверхности (рис. 23, а и г) и поэтому
профиль таких фрез должен быть постоянным или отличаться не-
значительно (в пределах допуска на изготовление фрез) пэ всей
длине стачиваемого участка. В связи с этим задние углы а/т
при вершине зуба и на боковых поверхностях связаны определен-
ной зависимостью
tg = tg aQ sin a„0 cos ?и0,
36
где Go — задний угол при вершине зуба; апо— угол профиля зуба
или наклона касательной к профилю в данной точке (в случае
криволинейного профиля зуба); ут0 — угол подъема витков (вин-
товой линии) на среднем диаметре фрезы. Из-за малой величины
угла подъема витков его влиянием можно пренебречь.
Рис. ‘23. Схемы образования задних углов твердосплавных червячных фрез:
а — затылованной; б — острозаточенной, перетачиваемой по задней поверхности зуба; в —с
поворотными пластинками, г — незатылованной, перетачиваемой по передней поверхности
3 адний угол твердосплавных затылованных фрез так же, как
и стандартных, определяется по формуле
_^£и_
sida
где ik — величина затылования; ги — число зубьев (реек) фрезы;
da — наружный диаметр фрезы.
Задний угол при вершине зуба у незатылованных фрез, зата-
чиваемых по передней поверхности, определяется из выражения
cos а0 = ,
Ra
где — радиус цилиндрической шлифованной задней поверхно-
сти при вершине зуба.
Задний угол при вершине зуба с учетом переточки (рис. 24)
определяется по формуле
sin а' = tg а0 cos (ф — а0),
где ф— угол стачивания фрезы при переточках.
Конечный угол стачивания (фк) находят после предваритель-
ного вычерчивания фрезы и выбирают в зависимости от размера
зуба фрезы в торцовом сечении.
В связи с тем, что переточку острозаточенных червячных фрез
конструкции ВНИИ производят по задним поверхностям, задние
углы а/m по боковым режущим кромкам могут быть выбраны не-
37
зависимо от заднего угла при вершине зуба и достигают больших
значений, чем у затылованных или незатылованных фрез, затачи-
ваемых по передней поверхности.
Задний угол при вершине поворотной режущей пластинки ра-
вен абсолютной величине переднего угла (угла установки), т. е.
«о = | Yo | •
Задний угол на боковых режущих кромках определяется по
формуле
sin 2у0 tg
2 cos а0
tga/m =
где ап0 — угол профиля в данной точке режущей кромки [знак
« + » принимают для левой (входящей) боковой режущей кромки,
Рис. 24. Зависимость заднего угла на вер-
шине зуба от угла стачивания червячной
незатылованной фрезы
а знак «—» — для правой
(выходящей) кромки].
Для затылованных и не-
затылованных фрез опти-
мальные значения углов
aQ= 124-20°, а для фрез с
поворотными зубьями ССо =
= 15°. При этих значениях
задние углы на боковых ре-
жущих кромках ау>п = 34-5°
(у острозаточенных а/т=
== 8°). Увеличение задних уг-
лов на боковых сторонах зубьев (у затылованных фрез) может
быть достигнуто применением затылования профиля зубьев под
углом 8—10° к оси фрезы. Геометрические параметры твердосплав-
ных червячных фрез приведены в табл. 5, а требования к шеро-
ховатости их поверхностей — в табл. 6.
При проектировании твердосплавных червячных фрез с затыло-
ванными зубьями их профиль принимают по ГОСТ 9324—60 или
5. Геометрические параметры твердосплавных червячных фрез
Фреза •е- S S в а/т пр а/т лев
град град
Мелкомодульная: 1,5 1,5
цельная 0 — — 6—10
на пай ные и сборные 0 — — 10—12 2 2
Сборная: 15—20 12
острозаточенные 0 —30 0,3—0,8 8
напайные с затылован- ными зубьями 0 —(10—25) о о Г г о о СТ> оо 15 5 5
С поворотными пластинками —15 —25 15 4 6
38
6. Шероховатость поверхностей твердосплавных червячных фрез
Поверхность Ra, мкм, при классе точности фрез
А в С
Передняя зубьев Задняя: 0,1 0,2 0,4
при вершине зубьев 0,2 0,4 0,4
на боковых сторонах зубьев 0,2 0,4 0,4
Посадочного отверстия: 0,2
цельных фрез 0,1 0,2
корпусов сборных фрез 0,2 0,4 0,4
Торцов 0,2 0,4 0,4
Цилиндрическая контрольных буртиков 0,4 0,4 0,8
по отраслевым нормалям на червячные фрезы из быстрорежущей
стали.
Профилирование незатылованных твердосплавных червячных
фрез (для обработки цилиндрических колес передач Новикова,
шлицевых фрез и др.) заключается в определении координат ре-
жущих кромок, параметров установки зуба при шлифовании про-
филя в приспособлении и анализе погрешностей профиля в связи
с перетачиванием. Профилирование фрез такого типа рассмотрим
на примере червячных фрез для зубчатых колес передач Новико-
ва [9, 11, 12, 19, 37].
Для обеспечения возможности изготовления твердосплавной
червячной фрезы со сложным криволинейным профилем без при-
менения сложнопрофильного алмазного инструмента заднюю по-
верхность зубьев фрез, например, для зубчатых колес передач
Новикова выполняют не в виде винтовой поверхности, как у стан-
дартных фрез, а в виде поверхности вращения или цилиндриче-
ской поверхности.
Необходимые задние углы образуются или при разных углах
установки зубьев относительно радиальной плоскости в приспо-
соблении для шлифования профиля и в самой фрезе (фрезы с не-
затылованными зубьями), или при установке режущих пластинок
в корпусе фрезы под отрицательным передним углом (фрезы с
поворотными пластинками). ,
При проектировании червячных фрез для зубчатых колес пе-
редач Новикова в качестве основного (исходного) червяка исполь-
зуют червяк с нелинейчатой винтовой поверхностью, профиль
которой в нормальном сечении отождествляют с исходным кон-
туром производящей рейки.
Исходным контуром производящей рейки для зубчатых колес
передач Новикова является сложная кривая, включающая вогну-
тый и выпуклый контуры, которые сопрягаются прямой линией.
При этом ножка зуба червячной фрезы, выполненной на основе
этого контура, будет вогнутой, а головка — выпуклой.
39
Профиль такого исходного контура выразить одним уравне-
нием невозможно, поэтому профилирование фрез в данном случае
следует вести по участкам, выражая каждый из них самостоя-
тельными уравнениями для левой и правой сторон профиля. При
этом точки, разделяющие участки, должны удовлетворять урав-
нениям обоих участков профиля.
Для правозаходной червячной фрезы уравнения 1 участков ис-
ходного контура запишутся следующим образом (рис. 25):
для участка 1—2
Хо = ± /?2 cos ф2;
Y0 ~ Ннп С ~h $2 sin ф>2»
Zo = O;
Рис. 25 Профиль исходного контура
для зубчатых колес передач Нови-
кова
для участка 2—3
XQ = ± /?3 cos ф3 + сг,
¥0 = Ran — Ь + R3 sin фз!
Zo = O;
для участка 3—4
+ Хо + COS ф3 CL
± L + cos Фг + /?з cos Фз ± а
_ у0 — #нп + Ь — 7?з sin фз .
b — 7?! sin фг — /?з sin фз
для участка 4—5
Хо = ± cos фь
То = янп— Rising?!;
Zo = O.
Здесь 2?Г, /?2; /?з; ФГ, фг; фз а; Ь; Ц 2?н.п — параметры исход-
ного контура рейки, а Хо; Уо; Zo— координаты точек исходного
контура в системе координат, связанной с нормальным сечением
основного червяка и расположенной таким образом, что плоскость
OXqYq совпадает с плоскостью рейки.
Для того чтобы получить уравнения винтовой поверхности ос-
новного червяка, на базе которого проектируется червячная
фреза, необходимо уравнения исходного контура записать в пере-
носной системе прямоугольных координат, одна ось которой сов-
падает с осью червяка, а затем придать этой переносной системе
винтовое движение.
Решая совместно уравнения основного червяка и передней по-
верхности, получают формулы для определения режущей кромки
зуба.
1 Верхние знаки в уравнениях для правой стороны профиля, нижние — для
левой.
40
Для получения требуемой задней поверхности зуба червячной!
фрезы последний устанавливают в приспособление, ось вращения
которого смещена относительно оси фрезы (рис. 26).
Необходимая форма задней пэверхности получается, если’
сообщить режущим кромкам фрезы вспомогательное винтовое дви-
жение. Записав уравнения режу-
щих кромок в системе координат
связанной с осью по-
верхности вращения, получим
Xi =
у\ = уг cos а0 + I sin а0 — п cos а0;
г\ = У1 sin ао — I cos а0 — п sin а0>
где ссо — угол между направлени-
ем осей Oyi и 014/1, равный задне-
му углу фрезы при вершине зуба;
м, I — координаты центра враще-
ния Oi зуба фрезы в приспособ-
лении (в системе координат
OyiZi), определяемые по форму-
лам
I = 7?asina0; п = Ra(\ —cosa0).
Рис. 26. Схема для определения не-
обходимой формы задней поверхно-
сти зубьев фрезы
Принимаем полученное нор-
мальное сечение винтовой по-
верхности за радиальное сечение
поверхности вращения (задней
поверхности зуба фрезы). Вырази:
наты исходного контура х'о и Уц
з значения х' и у’ через коорди-
, получим окончательные урав-
нения для расчета профиля радиального сечения задней поверх-
ности зуба:
х'=х0соз2тп;
z/q = t/0 cos a0 4- I sir a0 — n cos a0;
г' = 0
Подставляя в эти уравнения значения х0 и у0, получим вели-
чины Xq и y'Q в зависимости от параметров исходного контура
рейки. Значения координат точек профиля могут задаваться либо
непосредственно, либо через уравнения исходного контура рейки,
на базе которой проектируется та или иная фреза.
В некоторых случаях при расчете профиля указанного сече-
ния удобнее задавать координаты исходного контура рейки, поль-
зуясь другой системой отсчета координат и не угловым парамет-
ром <р, а параметром h. Например, x0 = f(/i); ^о=П^)> где h —
41
расстояние от заданной точки или ее проекции до вершины зуба
па оси Оу0. В зависимости от исходного контура рейки функция
f(h) может быть различной. Задаваясь параметром h, получаем
координаты исходного контура рейки х® и уо. Дальнейшее про-
филирование ведется так, как изложено выше.
Для твердосплавных червячных фрез с поворотными пластин-
ками нахождение профиля зуба в передней поверхности несколько
Рис 27 Схема для расчета координат то-
чек профиля зуба фрез с поворотными пла-
стинками
Рис 28 Схема для расчета расстояния за-
данной точки от вершины кромки зуба
фрез
проще. Уравнения основного червяка необходимо решить сов-
местно с уравнением плоской передней поверхности, расположен-
ной под отрицательным передним углом, равным заднему углу
фрезы при вершине зуба, т. е. углу ао (рис. 27).
Окончательные уравнения 1 для расчета координат точек про-
филя зуба запишутся в виде
хх = х0 cos тп ± — sec тл arc tg (— - ?-tg a0 j;
2 \ Уо J
У1 = 00 cos Г arctg ( -----tg a0M ± xosinTn X
L \ у<з J J
X sin [ arc tg fAfeV — tg a0^ 1;
I \ Уо J J
zx = 0.
Для расчетов профиля поворотных зубьев и профиля радиаль-
ного сечения незатылованных зубьев могут быть применены при-
ближенные методы профилирования.
1 Верхние знаки в уравнениях для правозаходных червяков, нижние — для
левозаходных
42
В этом случае высоту h рассчитывают по формулам, вывод
которых понятен из схем, приведенных на рис. 28, а и б:
h = 7?flcosa0 — У(Ra~hi)2 — ^sin2cc0;
h = Ra cos cc0 — У Ai 4- cos2 cc0 (Ra — ^RJh) ,
где Ra — наружный радиус фрезы; a0 — задний угол у вершины
зуба; А] — расстояние от заданной точки до вершины зуба фрезы
в радиальном направлении.
По первой формуле рассчитывают высоту для фрез с поворот-
ными зубьями, по второй формуле — для фрез с незатылованными
зубьями. Ширина профиля остается без изменений. Профиль по-
воротных пластинок рассчитывают для правой стороны, а левую
принимают симметричной правой.
Для фрез с прямолинейным профилем зуба в нормальном се-
чении с целью обеспечения возможности замены режущих кромок
путем поворота пластинки, а также упрощения технологии шли-
фования профиля поворотных пластинок режущие кромки прини-
мают прямолинейными, хотя теоретически они будут криволиней-
ными— вогнутыми с одной стороны и выпуклыми с другой.
Твердосплавные зубья фрез, предназначенных для обработки под
шевингование, выполняют в соответствии с формой и размерами,
принятыми для червячных фрез из быстрорежущей стали.
Наряду с погрешностями изготовления деталей фрез и погреш-
ностями сборки конструкциям твердосплавных червячных фрез с
поворотными неперетачиваемыми зубьями и затылованными зубья-
ми вне корпуса по дуге окружности присущи погрешности, свя-
занные для фрез с поворотными неперетачиваемыми пластинками
с переборкой инструмента при замене режущих кромок и для
фрез с затылованными зубьями с переменностью заднего угла
фрезы при перетачивании (а значит, и искажением профиля) и
заменой винтовых задних поверхностей поверхностями вращения.
Погрешности фрез с поворотными зубьями возникают вследст-
вие симметричности профиля пластинок — зубьев, в то время как
теоретический профиль режущих кромок, полученный как линия
пересечения основного червяка с плоскостью передней поверхно-
сти, является несимметричным.
По принятой схеме профилирования толщина режущей пла-
стинки больше теоретического значения на величину смещения в
осевом направлении:
А = ± у sec тя arc tg _ tg a0
где т— модуль; тп — угол наклона винтовой линии на делитель-
ном цилиндре основного червяка; у—координаты рассматривае-
мой точки М режущей кромки пластинки (см. рис. 27); (знак « + »
относится к правой стороне профиля правозаходных фрез, знак
«—» — к левой стороне профиля).
43
Смещение А с увеличением модуля, угла ао = уо и уменьшением
координаты у увеличивается. С увеличением диаметра фрезы
вследствие уменьшения тп смещение А уменьшается, поэтому при
проектировании фрез таких конструкций для повышения их точ-
ности необходимо стремиться к большим наружным диаметрам
и малым отрицательным передним углам, т. е. к малым задним
углам при вершине зуба.
Рис. 29. Схема для расчета погрешностей
профиля зуба фрез, затылованных по дуге
окружности
Наименьшие искажения бу-
дут у вершины зуба фрезы,
а наибольшие у ножки.
Погрешности профиля
зубьев фрез с затылованны-
ми по дуге окружности зу-
бьями при перетачивании
зависят от размеров при-
способления для шлифова-
ния зубьев по затылку, диа-
метра фрезы, угла стачива-
ния зубьев фрезы, модуля,
заднего угла при вершине
зуба.
Отклонения профиля зу-
ба в направлении оси фрезы
для любой точки профиля
режущей кромки определят-
ся по формуле (рис. 29)
6=W(y SeCT«~
где
^ = а^ + ф—а0;
sin а' = Ra sin а"cos — Tmo>
Х Rx coSYmo
Rx = }f R?a + h*-2RJi cos a0.
При перетачивании фрезы профиль искажается не только в
осевом направлении. Изменяется и высота профиля, т. е. расстоя-
ние от любой точки режущей кромки до вершины зуба в проек-
ции на торцовую плоскость фрезы. Это искажение
= h hxty *
где
hxty — — Raty — Rxty
f a0 , \
^acos (
Ra^ =--------—------------';
cos
44
' f ao ' . \
«X cos ( V - “x -
^?хф = - - •
cos(1f-^)
Искажение профиля при перетачивании и поворотах режущих
пластинок для фрез т=2,0 мм составляет 12—16 мкм, что мень-
ше допуска на изготовление профиля зубьев фрез по клас-
су В.
Корпус червячных фрез служит для размещения и крепления
твердосплавных режущих зубьев. Корпуса сборных и составных
.(паяных) фрез выполняются из сталей ЗОХ, 40Х, 40ХНМА и др.,
обеспечивающих при термической обработке твердость
HRC 40—45. Твердость корпуса паяной фрезы обычно ниже, так
как закалке после впайки зубьев его не подвергают. В средней
части корпус имеет участок с резьбой, служащий опорой для твер-
досплавных зубьев.
Корпус имеет продольные пазы в количестве, соответствующем
принятому числу рядов зубьев фрезы. Пазы параллельны оси
фрезы. У корпусов фрез с поворотными пластинками пазы сме-
щены в направлении вращения на величину, обеспечивающую
необходимый отрицательный передний угол зубьям фрезы. Это
смещение Н=Ra sin | у0|. Пазы корпусов фрез с затылованными
зубьями смещены в направлении, противоположном вращению
фрезы. Это смещение равно длине режущей части зуба и обеспе-
чивает расположение передних поверхностей в осевой плоскости
с передним углом, равным нулю. Ширину паза выполняют по 2-му
классу точности в системе отверстия. Точность расположения па-
зов определяется допустимыми отклонениями разности окружных
шагов опорных сторон. Эти отклонения регламентированы
ГОСТ 9324—60. Пазы для установки затылованных зубьев т до
4 мм имеют параллельные стороны, а для зубьев т>4 мм стенку
паза, противоположную опорной, выполняют с поднутрением под
углом 5°+10/, препятствующим вылету зуба в радиальном направ-
лении. У дна паза делают продольные канавки для устранения за-
валов углов при шлифовании. Дно паза шлифуют у всех пазов с
отклонением разности размеров от оси корпуса всех пазов до
0,01 мм.
Для предотвращения «зависания» зуба режущей частью на
корпусе снимают фаску. Перед передними поверхностями твердо-
сплавных зубьев зубья витка корпуса срезают под углом для об-
разования стружечного пространства рядов зубьев, которое долж-
но быть достаточным для выхода стружки и исключения ее паке-
тирования. Кроме этого, стружечная канавка должна допускать
полное размещение алмазного круга формы АТ или АЧК при пер-
вых переточках инструмента. Стружечная канавка имеет форму
треугольника с углом между передней поверхностью и поверх-
ностью корпуса в пределах 60—80°.
45
При креплении зубьев клиновыми сухарями вдоль паза корпус
имеет кольцевой паз с опорной конической стороной с углом на-
клона образующей к основанию конуса 10°. Толщина корпуса от
дна канавки до отверстия должна быть не менее 15 мм и опреде-
ляться из условий сохранения допуска на посадочное отверстие
при затяжке всех сухарей. В сечении плоскостью, перпендикуляр-
ной оси и проходящей через оси резьбовых отверстий для болтов
зажимных сухарей, получаются трапеции, число которых равно
числу рядов зубьев фрезы. Корпус необходимо проверять на раз-
рыв по этому сечению. При напряжениях, превышающих допусти-
мые, необходимо увеличить диаметр окружности по дну канавок
корпуса, что вызовет соответствующее увеличение наружного диа-
метра фрезы (при оптимальных размерах зажимных элементов),
либо следует уменьшить число рядов зубьев и, следовательно,
число отверстий или закреплять зубья винтами вдоль паза.
В процессе резания на зубья фрезы действует сила резания,
осевая составляющая которой направлена противоположно вра-
щению обрабатываемой детали, поэтому для правозаходных твер-
досплавных червячных фрез установочные элементы, обеспечиваю-
щие правильное расположение зубьев по винтовым поверхностям,
расположены у правого торца корпуса, если смотреть на перед-
нюю поверхность фрезы. Для расположения опорных сухарей
(установочных элементов) корпус имеет вторую кольцевую выточ-
ку шириной 8—15 мм с внутренним диаметром, равным диаметру
окружности, проходящей через нижние поверхности пазов. Упор-
ную поверхность выточки выполняют с высокой точностью
(0,005 мм). Толщину упорного бурта корпуса рассчитывают из
условий отсутствия упругих деформаций и принимают конструк-
тивно в пределах 10—18 мм в зависимости от модуля фрезы и си-
лы закрепления зубьев. Для крепления опорных сухарей в бурте
предусматривают отверстия под головки винтов.
Торцовые шпонки снижают крутильные колебания инструмен-
та, однако для того чтобы максимально использовать длину фре-
зы, целесообразнее делать шпоночный паз в отверстии корпуса.
Размеры шпоночного паза принимают в зависимости от номиналь-
ного диаметра. Свободные от зубьев бурты корпуса позволяют
использовать их как контрольные при проверке правильности ус-
тановки фрезы на станке. В связи с этим их выполняют с допу-
стимым биением, не превышающим 0,01 мм. Поэтому торцовые
бурты имеют толщину 2 мм, чтобы уменьшить площадь обрабаты-
ваемых торцов корпуса.
Режущие элементы фрезы выполняют в виде поворотных (не-
перетачиваемых) режущих пластинок или затылованных зубьев
из твердого сплава. Поворотные (неперетачиваемые) режущие
пластинки имеют форму вытянутого ромба. Длина зуба £^2йп4-
+ /0, где hn— полная высота зуба колеса, пересчитанная на перед-
нюю поверхность фрезы; 10 — наименьшая допустимая длина опор-
ной площадки шагового (осевого) размера зуба, находящаяся в
пределах 10—15 мм для модулей 1,5—4,25 мм.
46
После подстановки значения Лп, выраженного через наружный
Ra и внутренний Rf радиусы фрезы, получим
Lmin > 2 [/?„cos Rf — (Ra sin y0)2 j + /0.
Зубья в комплекте должны отличаться по длине не более, чем
на 0,01 мм. Ширина зуба равна осевому шагу фрезы с допуском
±0,005—0,01 мм.
Толщину зуба на делительном цилиндре sn0 принимают по
нормалям; она определяет припуск под последующую обработку.
Смещение размеров sn0 режущей части
вого размера его державочной ча-
сти не должно превышать 0,005—
0,010 мм. Толщину зуба принима-
ют равной 5—7 мм с учетом его
прочности и действия силы Pz. Не-
параллельность передних поверх-
ностей не должна превышать
0,01 мм. Шероховатость передних и
задних поверхностей должна соот-
ветствовать Ra=0,324-0,08 мкм.
Затылованный зуб выполняют
полностью из твердого сплава, но
при т>6 мм и использовании раз-
дельной схемы резания, где
зубья, расположенные по витку фре-
зуба относительно шаго-
лованного зуба в корпусе фрезы
зы, работают поочередно ле-
выми и правыми боковыми кромками, цельные твердосплавные
зубья можно заменить напайными. При этом твердосплавные
пластинки напаивают на соответствующие (рабочие) боковые
задние поверхности (левую или правую). Зуб имеет установочную
и режущую части. Ширина установочной части равна осевому шагу
фрезы; толщина определяется из условий прочности. Толщину зу-
ба В} принимают в пределах 7—12 мм, причем сторона установоч-
ной части, обращенная к передней поверхности, у зубьев т>4 мм
расположена под углом 5° для ограничения перемещения зуба в
радиальном направлении (рис. 30). Зуб в паз корпуса устанавли-
вают по ходовой посадке. Для облегчения установки зуба в паз
у подошвы зуба снимают фаски с четырех сторон. Высота уста-
новочной части hi должна быть не менее 10—12 мм. Режущая
часть зуба увеличена относительно установочной для обеспечения
необходимого (по возможности большего) числа переточек. Вы-
лет режущей части ограничен прочностью зуба под действием си-
лы Ру. Конструктивно величина В2 принимается в пределах 10—
16 мм, что обеспечивает при нормальном затуплении /г3 = 0,54-
4-0,6 мм 10—18 переточек. Наименьший размер b по вершине
переточенного зуба не должен быть менее 5—6 мм. Переход от
передней поверхности режущей части к державочной оформлен в
виде плоскости под углом 30° к поверхности резания вершиной зу-
47
ба. Радиус перехода равен 2—3 мм. Высота зуба по передней по-
верхности равна полной высоте профиля плюс 2—3 мм. Таким
образом, полная высота затылованного зуба
н = h 1 + h + — k.
1 3
В зависимости от модуля высота твердосплавного зуба нахо-
дится в пределах 19—47 мм (для т = 1,5ч-10 мм). Режущая часть
относительно установочной расположена под углом уто подъема
витков на делительном диаметре фрезы.
Установка зубьев по винтовой линии осуществляется с по-
мощью опорного кольца или отдельных сухарей, имеющих опреде-
ленную расчетную длину выступов, заходящих в пазы корпуса.
Длина каждого последующего выступа от предыдущего отличает-
ся на 1/ги осевого шага. Отклонение длины от номинальной вели-
чины у комплекта сухарей не должно превышать 0,005 мм.
В кольцевом пазу корпуса сухари можно закреплять винтами
во избежание попадания под опорные поверхности пыли и струж-
ки или устанавливать без дополнительного крепления. В этом
случае осевая сила зажима зубьев удерживает также и опорные
сухари. Для изготовления сухарей используют стали У10А, У12А,
ХВГ и другие с термической обработкой до HRC 58—62. Сухари
изготовляют из одного кольца. Наружный диаметр кольца равен
диаметру буртов корпуса, а внутренний — внутреннему диаметру
канавки корпуса. Ширину выступа принимают на 0,5 мм меньше
ширины паза, а толщина тела кольца равна 8—12 мм.
В зависимости от принятого способа зубья можно закреплять
винтами М8—Ml4 вдоль паза, на стенках и дне которого имеется
резьба, или зажимными сухарями. Длина винтов изменяется на
1/ги осевого шага. Крепежные винты стопорят винтами одной дли-
ны, при этом они не должны выходить за торец корпуса. Зажим-
ные сухари выполняют из стального (сталь 40Х твердостью
HRC 40—45) кольца. Опорную часть сухарей делают конической,
ось которой совпадает с осью фрезы. Угол образующей кониче-
ской поверхности с основанием конуса составляет 10°. Сила за-
жима создается при затягивании сухаря винтом. Зажимные суха-
ри так же, как и опорные, имеют выступы, заходящие в паз
корпуса.
При повороте зубьев и вводе в работу новых режущих кромок
или при замене всего комплекта зубьев зажимные сухари должны
быть удалены. В конструкциях фрез с поворотными пластинками
их повертывают после каждого периода стойкости, и так как
передние поверхности параллельны, то зубья из пазов вынимают
в радиальном направлении. Для этого достаточно поднять зажим-
ной сухарь на 2—3 мм, а не удалять его полностью из паза. Для
«срыва» зажимного сухаря из заклинивающего положения пре-
дусмотрена гайка с отверстием, которую завертывают и стопорят
после установки винта. При вывертывании винт головкой упира-
48
ется в гайку и поднимает сухарь, одновременно удерживая его
в верхнем положении при поворотах зубьев.
Зажимной сухарь фрез с затылованными зубьями в отверстии
под винт имеет резьбу. В этом случае для удаления сухаря вы-
вертывают основной крепежный винт и в отверстие сухаря ввер-
тывают другой, который, упираясь в дно выточки корпуса фрезы,
«срывает» сухарь.
Зубья паяных фрез можно закреплять различными способами—
кольцами с выступами, расположенными с двух торцов корпуса,
штифтами, расположенными по винтовой линии в пазах корпуса,
и наиболее просто — винтами с двух сторон корпуса. Схемы за-
крепления твердосплавных затылованных зубьев сборных червяч-
ных фрез приведены в табл. 7.
Точность зубчатых колес, нарезанных червячными фрезами,
зависит от точности фрезы и станка, заготовки и средств измере-
ния. Назначаемая точность используемой фрезы зависит от точ-
ности колеса, например, для нарезания колес 7-й степени точ-
ности используют фрезы класса АА, для нарезания колес 8-й сте-
пени— фрезы класса А; для нарезания колес 9-й степени — фрезы
класса В.
Сборные червячные фрезы с твердосплавными поворотными,
шлифованными и острозаточенными зубьями изготовляют клас-
сов В и С. Точность этих фрез определяется точностью отдельных
деталей, которая должна определяться из расчета соответствую-
щих размерных цепей.
Точность твердосплавных червячных фрез определяется откло-
нением толщины зуба, отклонением от радиальности передней по-
верхности (кроме фрез с поворотными пластинками), накопленной
погрешностью окружного шага канавок, радиальнььм биением по
наружному диаметру, погрешностью винтовой линии фрезы на
трех оборотах и от зуба к зубу, погрешностью профиля (кроме
фрез с поворотными пластинками); погрешностью осевого шага
зубьев фрезы от зуба к зубу; накопленной погрешностью шага на
длине любых трех соседних шагов.
Большое значение имеет точность базирования и установки
фрезы при ее изготовлении, контроле, работе и затачивании
после затупления. Правильная форма зубьев колеса зависит от
отдельных конструктивных элементов фрезы. Отклонения в их
расположении и форме вызывают погрешности обработки колеса.
Отклонения одних элементов твердосплавных сборных червячных
фрез могут компенсировать неточности других. При этом точность
нарезанных зубчатых колес по отдельным параметрам может быть
выше той степени точности, для которой предназначена фреза.
Однозаходные червячные фрезы влияют только на погрешность
профиля зубьев обрабатываемых колес. Это положение справедли-
во, если процесс зубонарезания рассматривать применительно к
кинематике и геометрическим параметрам зацепления пары инст-
румент— заготовка. Но твердосплавные червячные фрезы рабо-
тают при высоких режимах, когда они могут влиять на динамику
49
7. Варианты крепления твердосплавных затылованных зубьев сборн ых червячных
фрез
Эскиз
Крепление зубьев
Групповое в осевом направлении
клиновыми сухарями
Крепление попарно в тангенци
альном направлении
III
IV
Групповое в осевом направлении
клиновыми сухарями на шпильках
Групповое в кассетах с гидро
пластом
V
Пайкой при установке их в па-
зах корпуса с помощью ограничи-
вающих колец
VI
Пайкой при установке их в па-
зах корпуса с помощью штифтов
50
процесса, от которой зависят точность зубонарезания, износ и раз-
рушение режущих кромок инструмента.
РЕЗЦОВЫЕ ГОЛОВКИ ДЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
В Тульском политехническом институте [15, 16] разработан
процесс зубонарезания узковенцовых зубчатых колес под шевин-
гование твердосплавными резцовыми головками большого диамет-
ра без подачи вдоль образующей зуба. В радиальные пазы кор-
пуса 4 головки (рис. 31) вставляют предварительно настроенные
Рис. 31. Резцовая головка для цилиндрических зубчатых колес
на размер взаимозаменяемые острозаточенные резцы 5. К торцу
корпуса прижата крышка 7 с винтами 8 для крепления резцов.
Прижимная пята 6 у каждого винта предохраняет резец от пере-
коса при зажиме. Сферической базой резцы опираются на кольцо
3, чем обеспечивается их равномерный вылет. Второй торец кор-
пуса и посадочное отверстие головки служат базой при установке
собранной головки на оправку 1. Через две торцовые шпонки 2
оправкой передается крутящий момент резцовой головке, закреп-
ление которой осуществляется через коническую шайбу 9 сфери-
ческой гайкой 10. Вылет каждого резца в комплекте регулируется
в специальном приспособлении с помощью винта и контргайки.
Головки описанной конструкции применены также и для нареза-
ния зубьев звездочек [16].
ЗУБОРЕЗНЫЕ ДОЛБЯКИ
Для обработки высокоточных зубчатых колес необходим ин-
струмент, который обеспечивает повышенную производительность
при достаточно высокой его стойкости. Таким инструментом яв-
ляется долбяк, оснащенный твердым сплавом.
51
Долбяки из твердого сплава особенно эффективно применять
при обработке деталей из закаленных сталей и материалов с по-
вышенной абразивной способностью. При обработке деталей из
•стали 45 твердостью HRC 40—45 стойкость долбяка из сплава
Т14К8 в 7 раз, и сплава Т5КЮ в 5 раз выше, чем стойкость дол-
бяка из быстрорежущей стали Р18. При обработке деталей из
сталей 25Х13Н2 стойкость твердосплавных долбяков в 3 раза
выше, а при обработке деталей из стали 38ХМЮА в 4 раза выше
по сравнению со стойкостью долбяков из быстрорежущей стали
Р18.
В Воронежском политехническом институте [34] разработаны и
изготовлены долбяки модулей 4,75 и 4,233 мм с напаянными пла-
стинками из твердого сплава. Кроме широко применяемых в про-
мышленности стандартных марок твердого сплава были испытаны
опытные марки с целью изучения их режущих свойств при работе
с ударными нагрузками.
Группу зубьев долбяка (четыре-пять) оснащали пластинками
из одного твердого сплава. Геометрические параметры долбяков
модуля 4,233 мм были приняты одинаковыми: передний угол —5е;
задний угол по вершине зуба — 6° и по впадине — 9°. У долбяка
модуля 4,75 мм передний угол был принят равным 2°, а задние уг-
лы имели те же значения, что v долбяка модуля 4,233 мм. Обраба-
тывались детали из сталей 12Х4НЗА и 38ХМЮА на зубодолбеж-
ном станке 5М14. В результате испытаний установлено, что наибо-
лее износостойкими твердыми сплавами при зубодолблении дета-
лей из стали 12ХНЗА являются сплавы с большим содержанием
кобальта (ВК20 и ВК15), а также опытные сплавы этой группы
(ВК12Та и ВК8Та), содержащие 3% карбида тантала. Все сплавы
группы ТК, а также сплавы группы ВК с малым содержанием ко-
бальта оказались непригодными для зубодолбления деталей из
стали 12ХНЗА.
Из трехкарбидных сплавов наибольшую износостойкость пока-
зал сплав ТТ7К12, который может быть использован для зубодол-
бления, но с меньшим эффектом, чем сплавы группы ВК с боль-
шим содержанием кобальта. На износостойкость твердого сплава
влияет его микроструктура. Большую износостойкость показали
твердые сплавы ВК6, ВК8, ВК20 средней зернистости по сравне-
нию с мелко- и крупнозернистыми сплавами ВК6М, ВК6В, ВК8М,
ВК8В, ВК20М.
Применение долбяков, оснащенных пластинками из твердых
сплавов ВК15, ВК20 и В12Та, позволяет повысить стойкость ин-
струмента по сравнению со стальными долбяками при скорости
резания 30 м/мин в 1,5 раза, при скорости 40 м/мин в 2—4 раза,
при скорости 53 м/мин в 13—22 раза. При скорости резания
20 м/мин долбяки из твердого сплава практически не имеют преи-
муществ перед долбяками из стали Р18.
Износ зубьев из твердых сплавов характеризуется истиранием
и микросколами, причем, чем меньше кобальта в твердом сплаве
и больше карбидов титана, тем интенсивнее выкрашивание твер-
52
дого сплава. Чем выше скорость резания, тем больше преиму-
щество твердосплавных долбяков перед долбяками из быстроре-
жущей стали Р18 [34]. Производительность обработки возрастает
в результате увеличения числа двойных ходов долбяка, приводя-
щих к повышению скорости резания. Шероховатость обработан-
ной поверхности уменьшается при повышении скорости резания.
Следовательно, применение твердосплавных долбяков при изго-
товлении зубчатых колес из стали 12ХНЗА позволит полностью
использовать кинематические возможности зубодолбежных стан-
ков и повысить производительность обработки.
При зубодолблении колес (т = 4,233, z=7y В = 45 мм) из ста-
ли 38ХМАЮ твердостью НВ 286—321 оптимальными оказались
долбяки из сплавов ВК12Та и ВК8Та, содержащих карбиды тан-
тала, и сплавов ТТ7К12 и ВК15. Наибольшую износостойкость из
этих сплавов показал сплав ВК12Та. Износостойкость долбяков
из сплавов ВК8Та и ТТ7К12 примерно одинакова.
Существует несколько конструкций зуборезных долбяков.
Классификация твердосплавных долбяков приведена на рис. 32.
53
Цельнотвердосплавный дисковый долбяк модуля 3 мм показан на
рис. 33. Техническая характеристика этого долбяка не отличается>
от характеристики стандартного долбяка из быстрорежущей ста-
ли Р18. Особенностью геометрических параметров твердосплавно-
го долбяка является наличие фаски шириной 0,3—0,4 мм по пе-
редней поверхности под передним углом —10°.
Рис. 33. Цельный твердосплавный дисковый долбяк модуля 3 мм
Твердосплавный долбяк сборной конструкции приведен на
рис. 34. Долбяк имеет корпус 5, твердосплавные зубья 4, се-
паратор 6, коническую шайбу 3, гайку 2 и сегментную шпонку 1.
Корпус долбяка выполняют из сталей ХВГ, 9ХС или других с тер-
мической обработкой до твердости HRC 60—62. Корпус имеет
зубья, являющиеся опорной частью режущим зубьям из твердого
сплава. Высоту опорных зубьев корпуса назначают исходя из
достаточной их прочности на изгиб под действием осевой силы.
Их высота должна быть не меньше высоты сточенных зубьев
стальных долбяков соответствующего модуля, но не менее 6—
54
10 мм. Различают рабочую и установочную части твердосплавных
зубьев. Рабочая часть зуба имеет увеличенную длину, обеспечи-
вающую расчетное количество переточек, т. е. полезную длину зу-
ба и остающуюся после переточек часть зуба не менее 5 мм. Уста-
новочная часть зуба выполнена в форме клина с углом 20°. Этой
частью зуб входит в паз сепаратора. Сепаратор 6 выполняют из
конструкционной стали 40Х твердостью HRC 40—45; он имеет
Рис. 34. Сборный твердосплавный долбяк
точно расположенные по окружности угловые пазы, угол между
сторонами которых соответствует углу 20° клина установочной
части зуба. Сепаратор служит для точного базирования зубьев в
радиальном и окружном направлениях.
Для надежного крепления твердосплавных зубьев на устано-
вочной части имеются конические поверхности с углами при осно-
вании 10°. Опорной конической поверхностью зубья упираются
в коническую поверхность зубьев корпуса, а зажимной конической
поверхностью через шайбу с аналогичной поверхностью закрепля-
ются гайками. Режущие поверхности твердосплавных зубьев дол-
бяка обрабатывают в сборе. В сборной конструкции изношенные
зубья заменяют; напряжения в твердосплавнохм зубе, неизбежно
55
Ряс 35 Дочбяк с впаянными тверт.0
cmasiu in зхоьями
возникающие при напайке, в этом случае отсутствуют К недо-
статкам этих долбяков следует отнести сложность конструкции.
Существует несколько конструкций твердосплавных напайных
долбяков Напаивание относительно тонких (5—6 мм) пластин
на передние поверхности нельзя признать рациональным вариан-
том конструкции долбяков. Долбяки этой конструкции сложны
в изготовлении вследствие трудоемкости точного базирования
твердосплавных пластин при напайке, они имеют сравнительно
малое число переточек (пять-
шесть), и пластины из твердо-
го сплава таких долбяков под-
вержены термическим напря-
жениям, что может способст-
вовать преждевременному вы-
ходу долбяка из строя
Для устранения указанных
недостатков можно использо-
вать твердосплавные зубья
специальных форм с базовыми
поверхностями (цилиндриче-
скими, призматическими и
др ), может быть также увели-
чена их толщина
Оптимальной конструкцией
паяных долбяков следует счи-
тать конструкцию, показанную
на рис 35 У этих долбяков твердосплавные зубья состоят из ра-
бочей и установочной частей, аналогично зубу сборного долбяка.
Установочная часть выполнена в виде клина с углом 24°. Этой
Рис 36 Долбяк с напаиным твердосплавным зубчатым венцом моду-
ля 2 мм
56
частью зуб входит в пазы корпуса, расположенные в теле корпу-
са в одной плоскости с опорной частью его зубьев Такая форма
и расположение пазов корпуса позволяют просто и надежно цен-
трировать зубья при напайке
На Московском инструментальном заводе (МИЗ) была разра-
ботана конструкция чашечных долбяков модуля 3,25 мм с напай-
ными твердосплавными зубьями, боковые стороны установочной
части зубьев параллельны друг другу, а установочная часть закан-
чивается заплечиками (уступами), после которых идет рабочая
часть зуба
Долбяки модуля менее 2,5—3 мм изготовляют с напайным
твердосплавным зубчатым венцом (рис. 36) Нормы точности на
изготовление и затачивание долбяка заданы по ГОСТ 9323—6Э
Материал корпуса — сталь 6ХС твердостью HRC 56—58. Зубча-
тый венец (в данном случае из твердого сплава ВКЮМ) изготов-
ляют до напайки с зубьями, имеющими после напайки определен-
ный припуск под обработку.
ЗУБОРЕЗНЫЕ ГОЛОВКИ ДЛЯ КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС
С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ
Конические передачи с круговыми зубьями находят все боль-
шее применение во многих отраслях машиностроения, так как об-
ладают значительными эксплуатационными и технологическими
Рис 37 Зуборезная головка с острозаточенными твердосплавными рез-
цами для конических ко тес с круговыми зу^бьями
57
преимуществами по сравнению с прямозубыми передачами..
Колеса с круговыми зубьями нарезают на станках 5А27С1,
5А27СЗ, 5П23, 525, 528С, 5Б231, 5А284, 5А27С4П отечественного
производства, а также «Gleason 16», «Gleason 116» и «Gleason
116F» фирмы Gleason (США) и ZFVKK10 фирмы Modul (ГДР).
Рис. 38. Наружный острозаточенный резец с напайной пластинкой
твердого сплава
Во ВНИИ создана конструкция зуборезной головки, оснащен-
ной твердым сплавом Т14К8. Резцы головки выполняют с задними
углами а0= 10-4-15°. Зуборезную головку (рис. 37) устанавливают
на шпиндель и закрепляют четырьмя винтами; от поворота она
удерживается торцовой шпонкой. В пазы корпуса 1 вставлены
восемь прорезных и восемь профильных резцов 6 с напаянными
встык с державкой твердосплавными пластинами 3. Нагрузка при
резании распределяется равномерно; прорезные резцы снимают
стружку со дна, а профильные — с боковых сторон впадины .В про-
цессе работы резец прижимается к выступам корпуса и упорному
кольцу 2. По мере износа резцов сменные упорные кольца ставят-
ся с таким расчетом, чтобы расстояние от опорного торца корпу-
са до вершины резца оставалось неизменным. Резцы опираются
на опору 10 и имеют плотную посадку в корпусе; их закрепляют
с помощью прихватов 5 и винтов 4. Резцы устанавливают с по-
58
мощью подкладок 8 и клиньев 7, которые перемещают винтами 9.
Для контроля номинального диаметра резцовой головки служит
клин 11, заштифтованный в корпусе. Пазы в корпусе имеют
порядковые номера; при этом в пазы нечетных номеров вставляют
прорезные, а в пазы четных — профильные резцы. Биение резцов
Рис. 39. Внутренний острозаточенный резец с напайной пластинкой твер-
дого сплава
выверяют индикатором. Такая конструкция зуборезной головки
обеспечивает получение переднего угла, равного нулю. Жесткость
составной конструкции головки невысокая.
Более совершенной конструкцией является зуборезная головка,
оснащенная твердосплавными резцами с остроконечными режу-
щими кромками. В этой зуборезной головке использован нормали-
зованный корпус, а требуемый передний угол обеспечивается
наклоном твердосплавной пластинки в корпусе резца. На наруж-
ных и внутренних резцах (рис. 38 и 39) твердосплавная пластин-
ка расположена под различными углами.
Для устранения влияния напайки на режущие свойства твер-
досплавной пластинки созданы конструкции зуборезных головок с
закреплением твердосплавных пластин с помощью клина. Твердо-
сплавная пластинка расположена в резцедержателе, так, что об-
ладает наибольшим сопротивлением изгибающим напряжениям.
59
Односторонняя головка с поворотными твердосплавными пла-
стинками показана на рис. 40. Головка предназначена для чисто-
вого нарезания вогнутых сторон зубьев конических колес; она
имеет корпус 1, твердосплавные режущие пластинки 4, клиновые
опоры 7, прижимные планки 6, регулировочные клинья 8, под-
кладки 9, зажимные болты 5 и регулировочные винты 10; в опор-
ное кольцо 3, крепящееся к корпусу винтами 2, упираются твер-
Рис. 40 Односторонняя зхборезная головка с поворотными твердо-
сплавными пластинками для конических колес с круговыми зубьями
досплавные пластинки 4 после их установки в корпусе головки.
На периферии корпуса расположены 12 наклонных пазов. Задние
углы при вершине и по боковым поверхностям и отрицательный
угол зубьев образуются при установке пластинок (рис. 41) в па-
зах корпуса головки. При этом отпадает трудоемкая операция
пайки, повышается прочность пластинок, значительно увеличива-
ется число используемых режущих кромок без перетачивания.
Боковые стороны пазов корпуса шлифуют с получением пара-
метра шероховатости /?а=0,4 мкм. Жесткое и надежное закреп-
ление режущих пластинок в корпусе головки обеспечивается за-
тяжкой опор с помощью прижимных планок болтами. Опоры из-
готовлены из стали 40Х с последующей закалкой до твердости
HRC 45—50. Радиальная регулировка твердосплавных пластинок
60
в корпусе осуществляется регулировочными винтами и клиньями.
Опорные поверхности клиньев и прокладок должны иметь шерохо-
ватость не выше /?а=0,4 мкм. Каждая пластинка имеет четыре
режущих кромки: две кромки для обработки вогнутой стороны зу-
ба и две кромки, используемые после перестановки в другую го-
ловку для обработки выпуклой стороны зуба. Это позволяет после
затупления поворачивать пластинку-резец и вводить в работу
незатупленную режущую кромку.
Острозаточенные резцы можно ио
пользовать в головках только одно-
го направления вращения (правого
или левого). Поворотные пластин-
ки, не имеющие конструктивных пе-
редних и задних углов, универсаль-
ны; они могут быть использованы в
головках как правого, так и левого
вращения. Изготовление клиновых
опор, прижимных планок, регулиро-
вочных клиньев, подкладок и дру-
гих деталей зуборезной головки не
представляет трудностей.
Зуборезная головка с затылован-
ными резцами, оснащенными пла-
стинками твердого сплава, конст-
руктивно не отличается от стандарт-
ных. В этой головке использован
стандартный корпус, а вместо резца
из быстрорежущей стали устанавли- .. Tnfln
r r J J Рис. 41. 1вердосплавная поворот-
вают резец из твердого сплава. ная режущая пластинка зуборез-
Твердосплавная пластинка напаяна ной головки для конических ко-
вдоль задней боковой поверхности лес с круговыми зубьями
со стороны режущей кромки. Голов-
ку затачивают по передней поверхности. Классификация головок
приведена на рис. 42. Из рассмотренных зуборезных головок наи-
более перспективной является головка с твердосплавными затыло-
ванными резцами. Повышенные стойкость инструмента, произво-
дительность и качество обработки достигаются особенно при чи-
стовой обработке закаленных колес [13].
ЗУБОСТРОГАЛЬНЫЕ РЕЗЦЫ
Зубострогальные резцы предназначены для нарезания прямо-
зубых конических зубчатых колес. При обработке колес средних
модулей на зубострогальных станках может быть достигнута наи-
большая скорость резания 20—30 м/мин. Обработка стальных
зубчатых колес твердосплавным инструментом на таких низких
скоростях резания не обеспечивает высокой эффективности из-за
незначительного увеличения стойкости резцов. Поэтому зубостро-
гальные резцы, оснащенные твердым сплавом, применяют для полу-
61
чения низких параметров шероховатости поверхностей зубьев ко-
-лес твердостью HRC 40.
Рис. 42. Классификация сборных зуборезных твердосплавных головок
для конических колес с круговыми зубьями
Для работы с невысокими скоростями резания
'твердые сплавы ВК8, BKJ0 или Т5К10. Пластинки
сплава напаивают с двух сторон резца (рис. 43).
используют
из твердого
Применяют
Рис. 43. Зубострогальный твердосплав-
ный резец
твердосплавные пластины
стандартных форм 21, 25 и 27
по ГОСТ 2209—69. Толщина
этих пластин не превышает
5—6 мм, поэтому твердосплав-
ные резцы с такими пластин-
ками будут иметь малое коли-
чество переточек. Для увеличе-
ния количества переточек из-
готовляют специальные пла-
стинки, профиль которых соот-
ветствует рабочему профилю резца, но длиной 15—30 мм. Пла-
стины напаивают припоями ВНИИ МНМ 68-4-2 или АНМ
06-4-2, а также с применением флюса Ф100. Геометрические па-
€2
раметры твердосплавного резца принимают такие же, как пара-
метры резцов из быстрорежущей стали с целью сохранения точ-
ности профилирования зубьев колеса. Для упрочнения режущей
кромки на передней поверхности шлифуют фаску шириной 0,4—
0,6 мм под отрицательным передним углом 10—15°. Мелкомо-
дульные зубострогальные резцы выполняют полностью из твер-
дого сплава. Для закрепления резца можно впаивать стальные
резьбовые втулки.
ДИСКОВЫЕ ШЕВЕРЫ
Классификация твердосплавных дисковых шеверов представ-
лена на рис. 44. Имеются два основных вида шеверов. Для шеве-
ров первого вида (т до 2 мм) характерно применение цельно-
твердосплавного зубчатого венца (рис. 45) или шевера из твердо-
Рис. 44. Классификация твердосплавных дисковых шеверов
го сплава, который не имеет принципиальных отличий от цель-
ного шевера из быстрорежущей стали. Зубчатый венец закрепля-
ют на стальном корпусе либо с помощью пайки, либо механически.
Для шеверов второго вида (т>2 мм) характерна конструкция со
вставными зубьями, изготовленными из твердого сплава. Приме-
нение твердосплавных шеверов такой конструкции предопределено
особенностями изготовления твердосплавных заготовок зубьев и
их обработки алмазными шлифовальными кругами, а также
стремлением снизить расход твердого сплава и обеспечить нор-
мальную эксплуатацию инструмента.
63»
Конструкции шеверов со вставными зубьями из твердого спла-
ва обеспечивают возможность: а) изготовления фасонных твердо-
сплавных заготовок зубьев с минимальными припусками на обра-
ботку; б) полной обработки зубьев до сборки в корпусе шевера
и в сборе алмазными шлифовальными кругами; в) замены твердо-
сплавных зубьев с дефектами режущих кромок, возникшими в
Рис. 45. Дисковый шевер /п=2 мм с напаянным твердосплавным зубчатым
венцом
процессе эксплуатации шевера, что позволяет после повторного
шлифования профиля зубьев использовать инструмент для даль-
нейшей работы.
Вставные режущие элементы (зубья) шеверов могут быть
закреплены в стальном корпусе как с помощью крепежных элемен-
тов, так и пайки. Схемы крепления вставных зубьев твердосплав-
ных шеверов приведены на рис. 46. Проведенные исследования по-
казали недостатки тех шеверов, у которых крепление осуществ-
ляется клиновыми сухарями или обоймами с внутренними
коническими поверхностями, а также с отдельными прихватами,
расположенными на торце шевера (рис. 46, а, б). К основным
недостаткам таких конструкций, кроме сложности их изготовле-
ния, необходимо отнести ненадежность крепления вставных зубьев
в процессе эксплуатации с переменными нагрузками и реверси-
рованием. В процессе работы таких шеверов наблюдалось вывер-
тывание крепежных винтов, непосредственно осуществляющих
зажим зубьев в корпусе, в результате чего точность инструмента
снижалась и в некоторых случаях наблюдались поломки как
зубьев, так и корпуса.
Шеверы с т<3 мм проектируют с зубьями (рис. 47), имею-
щими трапециевидные хвостовики (по варианту рис. 46,6), что
позволяет увеличить площадь опасного сечения [21]. Шевер имеет
64
Рис. 46. Схемы крепления зубьев сборных твердосплавных шеверов
60
3 Зак. 543
корпус 1, опорный фланец 2, вставные зубья 3, прижимной фла-
нец 4 и винты 5. Твердосплавные вставные зубья имеют трапецие-
видные хвостовики с углами наклона боковых сторон к плоскости
симметрии зуба у=10°. Торцы хвостовика имеют углы наклона
6=15°. После установки в корпус зубья закрепляют между опор-
ным и прижимным фланцами с помощью винтов.
Наиболее работоспособной конструкцией шевера с механиче-
ским креплением твердосплавных режущих элементов оказалась
конструкция с клиновым креплением зубьев в корпусе в пазах
типа «ласточкин хвост», фиксируемых в осевом направлении с по-
мощью фланцев и винтов (см. рис. 46,б). В отличие от других
вариантов в данной конструкции закрепление зубьев в корпусе
осуществляют клиньями с углом клина, равным углу самотормо-
жения или меньше его, и только для фиксации этих клиньев при-
меняют винты, на которые приходятся меньшие нагрузки при ре-
версировании. Если произойдет вывертывание фиксирующих вин-
тов, то крепление зубьев сразу не нарушится, и при периодических
осмотрах инструмента в процессе эксплуатации эта неисправность
может быть успешно устранена. Твердосплавный шевер с таким
креплением зубьев приведен на рис. 48. Шевер имеет корпус /,
вставные зубья 2, клинья 3, фланец 4, стопорные винты 5 и кре-
пежные винты 6. На рабочей части твердосплавных зубьев про-
резаны стружечные канавки, образующие режущие кромки инст-
румента. Хвостовики зубьев, которые служат для закрепления в
66
корпусе шевера, имеют форму ласточкина хвоста. По периферии
стального корпуса расположены пазы, форма и размеры которых
соответствуют форме и размерам хвостовиков вставных зубьев.
Нижняя часть пазов служит для направления зажимных клиньев;
дно пазов наклонено под углом 5° к оси шевера. К корпусу при-
вертывают фланец, в котором имеются стандартные винты для
прижима клиньев.
Рис. 49. Дисковый твердосплавный шевер т=4 мм с напайными зубьями
Существуют упрощенные схемы крепления вставных твердо-
сплавных зубьев в пазах типа «ласточкин хвост» с помощью
клиньев (см. рис. 46, г) и трапециевидных пазах с помощью
винтов (см. рис. 46, д). Шевер со вставными припаянными зубья-
ми (рис. 49) из твердого сплава (см. рис. 46, е) обладает неко-
торыми преимуществами по сравнению с шеверами с механиче-
ским креплением зубьев, в том числе более надежной фиксацией
от осевого смещения и простотой самой конструкции. Но при та-
кой конструкции усложняется замена зубьев с дефектами, полу-
ченными в процессе эксплуатации инструмента, что несколько
снижает эффективность его эксплуатации.
Основные параметры и размеры шевера, параметры нового и
предельно сточенного инструмента и правильность зацепления
шевера с обрабатываемым колесом и шевингованных колес в пе-
редаче рассчитывают и определяют по методике [39].
3* 67
При расчете твердосплавного шевера определяют [21]: 1) тол-
щину Sa и Sf зуба по окружностям выступов и впадин и толщи-
ну Snp в нескольких промежуточных сечениях по высоте рабочей
части зуба как исходные данные для расчета размеров твердо-
сплавных фасонных заготовок зубьев шевера и пресс-форм для их
прессования; 2) угол т) наклона дна стружечных канавок к оси
?ис. 50. Схема для определения
толщины зуба шевера
симметрии зуба; 3) глубину ед
стружечной канавки по делитель-
ной окружности; 4) перемычку р
между стружечными канавками по
вершине зуба; 5) ширину Tf впа-
дины между зубьями шевера по ок-
ружности впадин перед оконча-
тельным шлифованием профиля их
рабочей части с учетом припуска
на окончательное зубошлифование
как исходную величину для выбора
толщины алмазного круга формы
АТ или проверки возможности шли-
фования профиля зубьев имеющем-
ся алмазным кругом; 6) правиль-
ность положения зубчатого венца
шевера относительно точки скреще-
ния осей инструмента и обрабаты-
ваемого колеса на шевинговальном
станке.
Толщина зуба шевера по окруж-
ности выступов (рис. 50)
5
а
+ inv а6 — inv аа
где da — диаметр окружности выступов шевера; d0— диаметр де-
лительной окружности; Sno — толщина зуба по дуге делительной
окружности; ае — угол зацепления на делительной окружности
(угол профиля исходного контура зубьев рейки); аа — угол дав-
ления на окружности выступов;
d0cos аб
cos а _ =--.
а da
Толщина зуба шевера по окружности впадин (у основания ра-
бочей части зуба)
Sy = dj I -f- inv аб — inv \ ,
где df — диаметр окружности впадин; а/ — угол давления по ок-
ружности впадин;
d0 cos аб
cos =-------z---.
J d /
68
Толщина зуба по любой промежуточной окружности (в любом
промежуточном цилиндрическом сечении по высоте зуба)
Snp = dnp + inv ae — inv апр),
\ “о /
где (/пр — диаметр данной промежуточной окружности; аПр — угол
давления по данной промежуточной окружности;
d0 cos аб
Угол т] наклона дна стружечной канавки в нормальном сече-
нии зуба определяется следующим образом (рис. 51). Проводим
нормали к эвольвентному профилю зуба шевера в крайних точках
Л] и Вх его рабочей части, лежа-
щих по окружностям выступов и
впадин. Нормали проводятся под
углами сса и а/ соответственно. Эти
углы определены выше. Затем от
точек Ai и В} откладываем отрезки,
равные требуемой глубине е стру-
жечных канавок, и через точки А2
и В2 проводим линию АВ дна ка-
навки.
Из построения на рис. 51 сле-
дует, что
где h — высота рабочей части зуба
шевера;
S f — Sa е е
вс = \--------------------1-------
2 cos ay cos aa
ИЛИ
о с । n { 1 1 \
*5/ — + 2с I — ।
J__________\ cosaQ cosay /
2h '
Рис. 51. Схема для определения
угла наклона стружечной канав-
ки и перемычки на зубьях ше-
вера
tgT] =
Наибольшую глубину стружечной канавки в зоне делительной
окружности определяем из построения на рис. 51.
Можно принять ZNLM = a& и LM=Sno — (2hatgr] + р), где
/la —высота головки зуба. Тогда ed = LM cos ag =[Sno— (2/ia tg r] 4-
4-p)]cos ae-
Перемычка между стружечными канавками по вершине зуба
шевера
Р $ а
2е
cos аа
69
Для обеспечения достаточной прочности режущих зубьев по
вершине зуба
р^0,3+0,5 мм.
шевера должно быть выдержано условие
Если перемычка недостаточна, то уменьшают при-
нятую глубину е стружечной канавки.
Ширина впадины между зубьями
шевера по окружности впадин
Рис. 52. Схема для опреде-
ления правильности поло-
жения зубчатого венца ше-
Tt = Ptf-(Sf + 2b),
где Ptf = -^^~—шаг зубьев шевера по
окружности впадин; 6 — припуск на
окончательную обработку профиля зуба
на сторону. Толщина алмазоносного слоя
круга формы AT t^Tf—(0,34-0,5) мм.
Сборная конструкция твердосплавных
шеверов предопределяет увеличенную их
ширину по сравнению с шириной стан-
дартных шеверов из быстрорежущей
стали. В связи с этим при конструирова-
нии твердосплавных шеверов необходи-
мо проверить правильность положения
зубчатого венца шевера относительно
точки скрещения осей инструмента и об-
рабатываемого колеса на шевинговаль-
ном станке.
Обозначим (рис. 52): А — расстояние
от опорного торца шпинделя до центра
О скрещения осей на данном станке;
Вк — ширина промежуточного кольца;
Взш—ширина зубчатого венца шевера;
— расстояние от опорного торца кор-
пуса шевера до торца зубчатого венца.
Для обеспечения правильного положе-
ния шевера на станке должно быть вы-
держано условие +0,5 Вэт. Ес-
вера относительно точки
скрещения осей инструмен-
та и колеса:
1 — шпиндель шевинговальной
головки станка, 2 — промежу-
точное кольцо; 3 — шевер; О —
точка скрещения осей шевера и
обрабатываемого колеса
установка шевера и без
ли это условие не выдержано, надо пе-
ресмотреть конструкцию корпуса шевера
таким образом, чтобы можно было уста-
новить шевер в правильное положение
без использования промежуточного коль-
ца 2. В этом случае должно быть вы-
держано условие А '^1Щ +0,5 Вэш. Если
промежуточного кольца невозможна, то
необходимо пересмотреть конструкцию шевера для уменьшения
расстояния т[ до величины, обеспечивающей соблюдение послед-
него условия.
ГЛАВА III
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ
ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ СБОРНЫХ
И СОСТАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Стальные детали инструментов (корпусов, крепежных элемен-
тов, фланцев и т. д.) изготовляют на металлорежущих станках с
применением стандартных или специальных инструментов и при-
способлений.
При изготовлении зажимных и опорных элементов, в частности
червячных фрез, следует обеспечивать необходимую твердость в
процессе термической обработки. Для периферийной части кор-
пусов шеверов с механическим креплением необходимо обеспечи-
вать твердость HRC 28—32, иначе при сборке перемычки на кор-
пусе из-за их большой хрупкости могут сломаться и корпус
выйдет из строя. Опорные и зажимные элементы червячных фрез
должны быть обязательно пронумерованы и замаркированы так,
как они использованы в комплекте. Клинья для крепления зубьев
шеверов должны быть взаимозаменяемы. Окончательно обрабо-
танные режущие элементы устанавливают в пазы корпуса и за-
крепляют.
Сборку, например, червячных фрез начинают с установки в
корпус опорных сухарей, которые закрепляют винтами. В каж-
дый паз корпуса последовательно набирают определенное коли-
чество твердосплавных зубьев. Затем устанавливают зажимной
сухарь и завертывают крепежный винт. Производят предваритель-
ную затяжку сухарей. Подстукиванием через деревянную или тек-
столитовую планку зубья поджимают к дну паза, после чего окон-
чательно закрепляют. Собранная фреза подлежит окончательному
контролю. При сборке фрез необходимо следить за тем, чтобы
зажимные сухари выступами не упирались в дно паза корпуса,
так как в этом случае надежное крепление зубьев в пазу не будет
обеспечено. При сборке шеверов необходимо равномерно зажи-
мать зубья в корпусе.
Процесс напайки твердосплавных пластинок на державочную
часть режущего инструмента влияет на качество инструмента,
поэтому должны быть предусмотрены технологические зазоры
между корпусом и зубом инструмента для свободного затекания
расплавленного припоя и обтекания им контура твердосплавных
71
зубьев. Не должно быть разрывов слоя припоя, толщина слоя
припоя должна быть 0,1—0,15 мм.
Рекомендуется индукционная напайка с одновременной напай-
кой нескольких зубьев (например, трех-восьми). Для напайки
зубьев из твердого сплава на корпус долбяка или шевера из ста-
ли, закаленного до твердости HRC 56—60, рекомендуется следую-
щий маршрут: 1) подготовка пазов корпуса под напайку: а) уда-
ление окалины, б) промывание бензином и просушивание на воз-
духе; 2) укладка на дно пазов припоя ПСР-40 и порошкообраз-
ного флюса, вставка зубьев; 3) равномерный нагрев собранного
инструмента до 620° С; 4) отпуск в электропечи при температуре
300° С в течение 4 ч.
ПОЛУЧЕНИЕ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗАГОТОВОК ИНСТРУМЕНТОВ
Форма и размеры исходных заготовок режущих элементов
должны максимально приближаться к их окончательной форме
и размерам. При разработке конструкций твердосплавных загото-
вок зубьев необходимо учитывать особенности технологии их из-
готовления, а также свойства твердого сплава. В связи с повы-
шенной хрупкостью твердого сплава следует по возможности уве-
личивать сечения зуба в опасных местах и не допускать резких
перепадов толщин. Наружные поверхности всех выступов должны
быть расположены в одной плоскости для устранения коробления
заготовок при спекании. Поверхности, подлежащие шлифованию,
следует делать как можно меньшими. Необходимо предусматри-
вать канавки или пазы в местах сопряжения шлифованных и не-
шлифованных поверхностей для выхода алмазного шлифовального
круга.
Для твердосплавных заготовок разрабатывают: 1) чертеж
спеченной заготовки с учетом припусков на обработку рабочих и
сопрягаемых с корпусом поверхностей; 2) чертеж спрессованной
заготовки до спекания, необходимый для конструирования пресс-
форм и учитывающий усадку при спекании.
При определении размеров твердосплавных заготовок зубьев
учитывают общие припуски под шлифование каждой поверхности,
допускаемые отклонения размеров обработанных зубьев, а также
допускаемые отклонения размеров твердосплавных заготовок
после спекания. Эти отклонения зависят от положения данной по-
верхности в пресс-форме относительно пуансона и от принятой
технологии спекания. Чрезмерно малый припуск не обеспечит
получение изделия заданных размеров, а большой припуск повы-
шает трудоемкость шлифования. Для определения поля допуска и
размеров спеченной заготовки устанавливают два вида припусков:
минимальный, обеспечивающий после шлифования получение зуба
данного размера при обычном искажении формы заготовки, и
максимальный, обеспечивающий получение зуба требуемого раз-
мера при наибольшем допустимом искажении формы заготовки
после спекания. Нормальный припуск, используемый для нахож-
72
дения номинального размера спеченной заготовки, является сред-
ним значением этих припусков.
Минимальный припуск Л min определяется толщиной дефектно-
го слоя и припуском на устранение искажения формы заготовки.
При простой форме и малых размерах заготовки минимальный
припуск может быть равен толщине дефектного слоя без учета
коробления. Толщину дефектного слоя принимают равной 0,1 мм
на сторону.
Величину коробления фасонных заготовок устанавл’ивают на
основании опыта их спекания и принимают равной */з или V4
максимально допустимого коробления заготовки (рекомендуется
в основном использовать коэффициент Vi, а для заготовок, под-
верженных сильному короблению, — коэффициент Vs).
Максимальный припуск Лтах определяется толщиной дефект-
ного слоя, припуском для устранения наибольшего допустимого
коробления или искажения формы и припуском для компенсации
изменения усадки. Максимально допустимое искажение формы
устанавливают на основании опыта или рассчитывают по эмпири-
ческим формулам.
Припуск для компенсации колебания усадки находится путем
умножения номинального размера на 0,03.
Таким образом,
•^min “Ь
^тах = А ) Датах,
где ДЛ— припуск на снятие дефектного слоя, мм; ДЬ— припуск
для компенсации изменения усадки, ЛЬ = (0,034-0,30) мм; ЛатАТ—
припуск на устранение максимально допустимого искажения, мм;
Дятт — припуск на устранение обычного (нормального) искаже-
ния формы, мм; Дат1п = 1/4Дашах Для заготовок относительно
простой формы; Датт = 1/з Датах — для заготовок сложной формы.
Допуск определяют как разность максимального и минималь-
ного припусков.
Номинальный размер спеченной заготовки соответствует сере-
дине поля допуска; его находят путем прибавления к размеру
готового зуба среднего припуска
д _ i । ^min ~Т ^шах
где / — номинальный размер обработанного зуба, мм.
В чертежах спеченных заготовок используют, как правило,
двусторонние симметричные допуски. Двусторонний допуск на
линейные размеры спеченной заготовки равен половине разности
максимального и минимального припусков:
Д/ = _|_ ^niax ^min
“ 2
73
Для определения припусков и номинального размера спечен-
ной заготовки необходимо установить наибольшее допустимое ис-
кажение формы для детали данного вида и размера. Вероятность
и степень искажения формы зависит от многих технологических
факторов, точный учет которых затруднителен. Расчеты с по-
мощью эмпирических формул дают лишь ориентировочные резуль-
таты, однако они могут быть полезными при отсутствии более точ-
ных данных, базирующихся на уже имеющемся опыте изготовле-
ния деталей данного вида.
Степень искажения формы при спекании зависит от размера
заготовки, ее формы и других факторов. Если заготовка имеет
форму, представляющую собой сочетание нескольких геометриче-
ских фигур, то искажение формы рассчитывают раздельно для
участков, обладающих простой формой. Для фасонных заготовок,
любой линейный размер которых не превышает 30—35 мм, при-
пуск на устранение наибольшего допустимого искажения формы
принимают A6Zniax=0,2 мм. Приведенные формулы позволяют при-
ближенно рассчитать целесообразные припуски и допуски для
твердосплавных заготовок режущих элементов.
Допуски на линейные размеры заготовок зубьев, задаваемые
по необрабатываемым после спекания поверхностям, рекомен-
дуются следующие:
Размер, мм............................ До 5 5,1—20 20,1—40 40,1—80
Допуск, мм................................ ±0,5 ±0,8 ±1 ±2,5%
размера
Допуски на углы для нерабочих частей твердосплавных загото-
вок устанавливают равными ±2°, а для рабочих частей — равны-
ми ±1°. Для конструирования пресс-формы необходимо опреде-
лить размеры спрессованной заготовки с учетом степени усадки ее
при последующем спекании.
При спекании объем твердосплавной заготовки уменьшается
почти в 2 раза, а линейные размеры на 22—28%. Даже при тща-
тельном изготовлении твердосплавных изделий усадка не явля-
ется постоянной ни в пределах партии заготовок, ни в разных ча-
стях одной заготовки. Чем плотнее спрессована смесь, тем меньше
усадка заготовки при спекании и наоборот. В лабораторных усло-
виях изменение усадки составляет около ±0,5%, при массовом
производстве заготовок оно возрастает до ±1%.
Коэффициенты усадки разных сплавов для принятой техноло-
гии изготовления твердосплавных заготовок следующие: для спла-
вов Т14К8 и Т14К6 Kv=l,2; для сплавов ВКЗМ, ВК6М, ВКЮМ и
Т5К10 /Су=1,25. Коэффициенты усадки рассчитывают с точностью
0,01. На величину влияет несколько факторов, основные из
которых связаны с конструкцией, техническим состоянием пресс-
формы. Коэффициент усадки определяют после предварительного
(первого) спекания:
Д’ — dc^
Лу “ У ^спр ’
74
где dcxl и dcnp — плотность материала заготовок соответственно
после и до спекания (после прессования), г/см3;
н ___ ?сп н — ^спр
исп — v > ucnp »
VСП vспр
где РСп и РСпр — масса заготовок после и до спекания; КСп и
Vcnp— объем заготовок после и до спекания.
Размеры спрессованной твердосплавной заготовки до спекания
определяют путем умножения номинальных размеров спеченной
заготовки, найденных с учетом соответствующих припусков на об-
работку, на коэффициент усадки.
При расчете размеров спрессованных заготовок необходимо
учитывать различную линейную усадку разных частей одной заго-
товки. Угловые параметры спрессованных и спеченных заготовок
принимают одинаковыми. К размерам спрессованных заготовок
предъявляют жесткие требования несмотря на то, что при спе-
кании происходит большая усадка и некоторое искажение формы.
Допуски на линейные размеры обрабатываемых участков загото-
вок не должны превышать ±0,2 м-м. Двусторонний допуск дол-
жен быть равен половине допуска (тоже двустороннего) на раз-
мер спеченного изделия, но не можег быть более ±0,2 мм. Если
найденная величина меньше 0,2 мм, то ее используют в качестве
допуска; если она больше 0,2 мм, то устанавливают допуск, рав-
ный ±0,2 мм. Размеры заготовок до спекания и допуски округля-
ют до значений, кратных 0,05 мм.
Заготовки сложной формы, например пальцевых модульных
фрез, получают из пластифицированного твердого сплава. Такие
заготовки можно обрабатывать на шлифовальном станке, а после
дополнительной обработки пластификатором и на металлорежу-
щих станках (токарных, фрезерных и др.). Этим способом можно
получить изделия любых форм. Обработанные заготовки посту-
пают на окончательное спекание при определенной температуре,
в зависимости от твердого сплава. Качество спеченных загото-
вок контролируют в соответствии с ГОСТ 3882—74.
Конструкция твердосплавной пресс-формы должна обеспе-
чить высокое качество фасонных твердосплавных заготовок.
Важным условием получения твердосплавных заготовок, отве-
чающих техническим требованиям, является их равномерная
спрессованность. Соблюдать это условие необходимо для получе-
ния постоянных коэффициентов усадки и исключения возможно-
сти появления коробления и трещин вследствие неравномерной
спрессованности отдельных участков, так как усадка спрессован-
ных твердосплавных изделий после спекания зависит не только
от твердого сплава и пластификатора, но и от степени спрессо-
ванности смеси.
При проектировании пресс-форм необходимо учитывать сле-
дующее: пресс-форма не должна быть чрезмерно громоздкой и
тяжелой; пресс-форма может иметь много гнезд в том случае,
когда прессуют небольшие заготовки, и одно гнездо — когда прес-
75
суют длинную заготовку; длина пресс-формы зависит от размеров
одновременно прессуемых заготовок и должна быть в пределах
200—300 мм; высота пресс-формы (высота подкладки и трех-
кратная высота прессуемой заготовки) должна быть не менее
35 мм и не более 120 мм. Размеры камеры прессования пресс-
формы соответствуют размерам спрессованной твердосплавной
заготовки до ее спекания.
А-А
Рис. 53. Трехместная пресс-форма для прессования твердосплавных
заготовок зубьев шевера модуля 7 мм.
/ — щека, 2 — подкладка, 3 — пуансон, 4 —вкладыш, 5 — сухарь, 6 — шпилька,
7 — ограничитель
Детали прссс-форм изготовляют из прочных, износостойких
термически обработанных материалов, так как в процессе работы
пресс-форм частицы порошка трутся о стенки матрицы, боковые
стенки и основания пуансонов. Кроме того, материал пресс-форм
подвергается действию высоких давлений. Для изготовления дета-
лей пресс-форм рекомендуются стали У8А и У10А (HRC 54—60).
Все одинаковые детали пресс-форм следует шлифовать в один
прием, чтобы они были взаимозаменяемыми. Все детали- пресс-
форм должны сопрягаться по скользящей посадке 3-го класса
точности и легко перемещаться по посадочным поверхностям, что
обеспечивает легкую разборку пресс-форм после прессования.
Для повышения производительности прессования конструкцию
пресс-форм желательно проектировать с увеличенным числом
гнезд (рис. 53).
76
АЛМАЗНО-АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Высокая эффективность применения инструмента из синтети-
ческих алмазов и качественное изготовление новых видов твердо-
сплавного зубообрабатывающего инструмента [7, 8, 40] обеспечи-
вается при правильном выборе формы шлифовальных кругов, их
размеров и характеристики рабочего (алмазного) слоя — марки
алмаза, зернистости, концентрации и связки.
При изготовлении алмазно-абразивного инструмента из син-
тетических алмазов для обработки твердосплавного инструмен-
та применяют шлифпорошки (размером 40—400 мкм) АСО, АСР
и АСВ и микропорошки (размером 1—60 мкм) АСМ, АСН.
8. Связки алмазных кругов для обработки твердосплавного инструмента
Связка Назначение кругов Марка алмазов
МО13 МО4, М5 МО13Э МВ1 МС6 Ml К1 Б1 Б1 Б2 Металлическая Шлифование и затачивание твердосплавной части инструмента с касанием стальной державки Затылование профиля твердосплавных зубьев червяч- ных фрез Электролитическое шлифование и затачивание твер- досплавной части инструмента вместе со стальной дер- жавкой Электролитическое шлифование и затачивание пла- стинки твердого сплава и совместно пластинки и стальной державки Шлифование стружечных канавок цельчотвердосплав- ного инструмента, затачивание стружколомающих элементов на твердосплавной части инструмента, шли- фование винтовой поверхности зубьев мелкомодульных цельнотвердосплавных червячных зуборезных фрез с охлаждением, профильное шлифование твердого сплава без охлаждения Шлифование винтовой поверхности зубьев цельно- твердосплавных мелкомодульных зуборезных фрез с охлаждением Керамическая Затачивание твердосплавной части инструмента с державкой при охлаждении Органическая Чистовое шлифование с охлаждением и доводка инструмента без охлаждения Шлифование и затачивание твердосплавной части инструмента без охлаждения и с охлаждением ’Г * Г Профильное шлифование фасонных поверхностей твердосплавных зубьев режущих инструментов без охлаждения АСР АСВ АСР АСР АСВ АСВ АСР АСО, АСВ АСОМ, ’ АСРМ, АС АСОМ, АСРМ, АС
77
Зернистость круга выбирают в зависимости от шероховатости
обрабатываемой поверхности. С увеличением зернистости повы-
шается производительность обработки и снижается расход алма-
зов, но увеличивается шероховатость обработанной поверхности.
Концентрация определяет режущую способность, ее выбирают в
зависимости от характера выполняемой операции, материала
связки, зернистости и площади контакта алмазного круга с об-
рабатываемой поверхностью инструмента.
Связки алмазных кругов выбирают в зависимости от свойств
материала заготовки, вида обработки и алмазов (табл. 8). Фор-
му и размеры кругов выбирают в зависимости от конструкции и
размеров зуборезного инструмента, выполняемой операции и при-
меняемого оборудования. Назначение и основные размеры ал-
мазных кругов, применяемых для шлифования, затачивания и до-
водки твердосплавного зуборезного инструмента, приведены в
табл. 9. Отдельные виды специального инструмента, например
тарельчатых кругов большого диаметра для зубошлифования,
включены в типаж инструмента, подлежащего стандартизации,
и выпускаются по отдельным техническим условиям.
Режимы резания алмазными кругами назначаются в зависи-
мости от характеристики применяемого алмазного круга, выпол-
няемой операции, условий обработки, применяемого оборудования
и требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой по-
верхности.
Режимы шлифования (скорость резания и подачи) назначают
в зависимости от характера выполняемой операции, требуемой
шероховатости поверхности, характеристики алмазного круга и
мощности привода станка. Смазочно-охлаждающие жидкости,
рекомендуемые при шлифовании, затачивании и доводке твердо-
сплавного инструмента алмазными кругами, приведены в табл. 10.
Применение смазочно-охлаждающих жидкостей повышает режу-
щую способность, производительность и снижает расход алмаз-
ных кругов, уменьшает шероховатость и улучшает качество обра-
ботанной поверхности инструмента.
Посадочные поверхности оправок или фланцев, применяемых
для крепления алмазных кругов, необходимо выполнять по
скользящей посадке 2-го класса точности; биение их не должно
превышать 0,01 мм. Поверхность контакта конического отвер-
стия фланца или конусного хвостовика со шпинделем шлифоваль-
ной головки должна составлять не менее 80%. Круги при уста-
новке предварительно закрепляют и индикатором проверяют бие-
ние. Биение устраняют поворотом круга, а также легкими
ударами деревянного молотка, оно не должно превышать 0,01 —
0,02 мм, затем круг закрепляют окончательно. Необходимо систе-
матически проверять затяжку и надежность закрепления круга.
С оправок или фланцев круг не снимают до полного износа.
Круг устанавливают на шпиндель по метке. Алмазный круг
следует подводить к обрабатываемому инструменту плавно, из-
бегая ударов и толчков.
73
с»
9. Алмазные круги для шлифования, затачивания й доводки твердосплавных зуборезных инструментов
Форма сечения
Круг Основные размеры, мм
D Н S d
Плоский прямого профиля: формы АПП 16—500 8-50 2, 3 и 5 5-305
без корпуса формы А1ПП 6-12 6—10 — 2—4
с хвостовиком АГЦ 3—12 6-10 — 2-6
трехсторонний формы А2ПП 125—250 4 — 12 2, 3 и 4 32—127
Чашечный конический формы АЧК 50—250 20—52 1 ,5 — 5 16-127
Назначение
Круглое наружное и внутреннее шли-
фование червячных фрез, затылование их
по наружным поверхностям, плоское шли-
фование поворотных и затылованных зубь-
ев сборных фрез и торцов мелкомодуль-
пых фрез
Внутреннее шлифование цельнотвердо-
сплавных червячных и дисковых фрез
То же
Шлифование по наружной поверхности,
контрольным буртикам и торцам мелко-
модульных червячных фрез
Затачивание и доводка по передней по-
верхности зубьев зуборезных фрез с пря-
мыми канавками и плоское шлифование
торцов цельнотвердосплавных червячных
и дисковых фрез
Оо
Продолжение табл. 9
Форма сечения Круг Основные размеры, мм Назначение
D | Н | S | d
с полукругло-
выпуклым профилем
формы А5П
Плоский
с двусто[ OHH..M
коническим ш офилем
формы А2П
Тарельчатый формы
АТ
Тарельчатый формы
А1Т
3; '
Т Я
-3:1
Zf л I <1 J I 11 r-T.. - 5
"L. L -к/УтЛ'ТЬС*
it 1—SZZ—xZZrf D
АЗТ
А4Т
5 0-150
30—1 50
30—150
300
25-100
6-16
6— 1 6
5-16
13-25
3—10
2—32
1 ,5
2
2
2
2 ,
16-50
Затачивание и доводка по передней по-
верхности зубьей фрез с прямыми канавка-
ми Шлифование профиля твердосплавных
зубьев шеверов и долбяков
,5,
и 3
1 ,5;
и 3
и 3
4 и 5
2-7
16-50
10-50
32-75
6-203
Затачивание и доводка по передней по-
верхности зубьев червячных и дисковых
мелкомодульных фрез с прямыми канав-
ками
Затачивание и доводка по передней по-
верхности зубьев червячных фрез с вин-
товыми канавками (модуля до 5 мм)
Затачивание и доводка по передней по-
верхности зубьев червячных фрез с вин-
товыми канавками (модуля до 30 мм)
Профильное шлифование поворотных
зубьев сборных фрез, отдельных зубьев
фрез для зубчатых колес передач Нови-
кова, шлифование по профилю зубьев
мелкомодульных червячных фрез, предва-
рительное шлифование профиля зубьев
долбяков и шеверов
Шлифование фасонного профиля зубьев
червячных фрез для обработки зубчатых
колес передач Новикова
10. Смазочно-охлаждающие жидкости, рекомендуемые при шлифовании,
затачивании и доводке твердосплавного инструмента алмазными кругами
Обработка Связка кругов Состав смазочно-охлаждающей жидкости
Предварительное круглое шлифование Чистовое круглое шлифование, затылование фрез в сборе Затачивание Доводка Шлифование профиля зубьев мелкомодульных червячных фрез Металлическая Органическая Металлическая Органическая Металлическая 0,25% кальцинированной соды, 0,25% тринатрийфосфата, 0,25% нит- рита натрия, 0,25% буры, 0,5% ва- зелинового масла, остальное вода. 1% гринатрийфосфата, 0,25% нитрита натрия, остальное вода 0,25% кальцинированной соды, 0,25% тринатрийфосфата, 0,25% нит- рита натрия, 0,25% буры, 0,5% ва- зелинового масла, остальное вода 3% эмульсола НГЛ-205, остальное вода 0,60% тринатрийфосфата, 0,3% буры, 0,25% триэтаноламина, 0,10% нитрита натрия, 0,05% вазелинового масла, остальное вода 0,60% тринат рийфосфата, 0,50% ализаринового масла, 0,25% буры, остальное вода 10% эмульсола НГЛ-205, осталь- ное вода Масло индустриальное 12 (на 10 л масла 80 г серы)
Для удаления с рабочей поверхности отходов шлифования и
продуктов износа и восстановления режущей способности круги
на органической связке очищают вручную при вращении с ра-
бочей скоростью и минимальном давлении пемзы на алмазонос-
ный слой и перемещении ее в продольном направлении со ско-
ростью 1,5—2 м/мин. Чистку кругов на металлической связке
производят мягкими брусками КЗ и ЭБ, а также на стеклянной
или чугунной плите с помощью абразивных порошков. Правку
алмазных кругов (для восстановления геометрической формы
алмазоносного слоя и его режущей способности) производят аб-
разивными кругами и брусками, электрохимическим, электроис-
кровым и другими способами.
Абразивные бруски закрепляют для правки жестко. Алмаз-
ный круг при этом вращается с рабочей скоростью, продольная
подача бруска относительно рабочей поверхности алмазного
круга составляет 1—2 м/мин, поперечная подача 0,01 —
0,02 мм/дв. ход. Абразивные круги для правки закрепляют на
круглошлифовальных и других станках; скорость абразивного
круга 1—1,5 м/с, продольная подача 0,5—1 м/мин, поперечная
подача 0,01 мм/дв. ход; применяют охлаждение. В большин-
стве случаев для правки используют круги и бруски на одну-
81
8 9 10 11
Рис. 54. Приспособление для правки
специальных алмазных кругов фор-
мы А2П
две степени зернистости меньше,
чем зернистость алмазных кру-
гов, а твердость их снижается с
уменьшением зернистости алмаз-
ных кругов.
Правку алмазных кругов,
предназначенных для оконча-
тельной обработки инструмента
в сборе, например червячных
фрез, долбяков, шеверов, зубо-
резных головок, осуществляют
непосредственно на станках, на
которых производят шлифование
абразивными кругами, с по-
мощью специальных приспособ-
лений, имеющих принудительный
привод, сообщающий абразивно-
му инструменту большую окруж-
ную скорость (15—20 м/с), в го
время как алмазные круги вра-
щаются с малой скоростью. При
таком сочетании скоростей вра-
щения абразивного и алмазного
круга обеспечивается относительно высокая производительность
и качество правки.
Правку кругов формы А2П производят с помощью специаль-
ного приспособления (рис. 54), устанавливаемого на станок, на-
пример 1811. Приспособление 12 устанавливают на подвижной
кронштейн 14 приставки 8\ приставка прикреплена винтами к
станине 10 станка. Приспособление может перемещаться во-
круг вертикальной оси до упора 13. Точный отсчет поворота
осуществляется с помощью индикаторов 17 и 15. Правящий круг
9 перемещается вдоль образующей алмазного круга 5 ручкой 16
с помощью внутреннего поводка. Фреза 4 закреплена в центрах
3 и 7 передней 1 и задней 11 бабок. Правку алмазного круга
производят при вращении вала фортуны 6. Круг 9 выводят из
зоны работы с помощью ручки 2. С помощью этой же ручки
осуществляют и подачу круга при правке. Правку ведут без ох-
лаждения. В качестве правящего инструмента используют круг
из зеленого карбида кремния формы ПП 100X16X20 КЗ
25СМК5. Для правки можно также применять круг из электро-
корунда. Угол поворота корпуса приспособления вместе со шпин-
делем определяется требуемым углом профиля алмазного круга.
лМежду упором и индикаторным наконечником ставят сегментный
эталон (по типу мерных плиток на синусной линейке).
Перемещение круга фиксируется индикатором, закрепленным на
кронштейне; последний передвигают и закрепляют в нужном
положении в кольцевом пазу корпуса. Режимы правки: частота
вращения алмазного круга 300 об/мин, частота вращения правя-
32
щего круга 2760 об/мин; продольная подача 1 м/мин, поперечная
подача 0,01—0,02 мм на четыре-пять двойных ходов. Перед уста-
новкой инструмента на станок тщательно проверяют соосность
переднего и заднего центров; отклонение не должно превышать
0,01 мм. Зазоры в направляющих продольного, поперечного и за-
тыловочного суппортов должны быть устранены. При настройке
станка фрезу устанавливают на оправке с буртиками; алмазный
круг заправляют с точностью ±30'; шлифовальный шпиндель по-
ворачивают на угол подъема винтовой линии фрезы. После не-
скольких пробных рабочих ходов измеряют угол профиля зубьев.
Окончательная правка алмазного круга обеспечивает точность
обработки профиля инструмента ±5'.
При обработке червячных фрез с модулем больше 3 мм правка
кругов А2П на таком станке не обеспечивает необходимую точ-
ность профиля круга. Такие круги правят в специальном приспо-
соблении на универсально-заточном станке ЗА64Д. Алмазный
круг устанавливают вместе с фланцами на оправку; оправку
ориентируют в центрах таким образом, чтобы образующая круга
располагалась в направлении продольного перемещения стола за-
точного станка. Эту установку осуществляют с помощью индика-
тора по эталону круга. При соответствующей точности оправки
г контроле таким методом можно править алмазные круги типа
А2П для обработки червячных фрез с модифицированным
профилем зуба; правку производят без применения СОЖ.
Правку фасонных кругов для затылования радиусных поверх-
ностей сопряжения боковых режущих кромок с вершиной зуба
производят на оптическом профилешлифовальном станке, на-
пример 395. Фасонный профиль формируют на алмазоносном
слое круга формы АПП на органической связке Б1. Правку ал-
мазных кругов формы АТ производят на зубошлифовальных
станках с применением специальных приспособлений.
Алмазные зубошлифовальные круги АТ на органической
связке правят кругами из зеленого карбида кремния твердостью
Ml—М2 на керамической связке, без охлаждения. Режим прав-
ки: скорость алмазного круга 1 м/с, продольная подача 0,5—
1,0 м/мин, скорость правящего круга 10—15 м/с, поперечная по-
дача 0,005—0,01 мм/дв. ход. В конце правки производят выхажи-
вание в течение трех-пяти рабочих ходов без поперечной подачи.
Зернистость правящих абразивных кругов рекомендуется сле-
дующая:
Зернистость алмазного круга . 50/40 63/50 80/63 100/80 125/100 160/125
Зернистость правящего абразив-
ного круга............ 12 16 20 25 32 40
Правка алмазных кругов для окончательной обработки твер-
досплавных червячных фрез, долбяков, шеверов и других инстру-
нентов с помощью приспособлений и с использованием вращаю-
щихся абразивных кругов обеспечивает требуемую точность про-
филя таких кругов и необходимые условия для шлифования
твердосплавных инструментов.
83
Электроискровой способ правки алмазного инструмента для
затылования червячных фрез сложного профиля по сравнению с
другими способами является наиболее экономичным. Круги из
синтетических алмазов на электропроводных связках можно про-
филировать на электроискровых станках ЛКЗ-18, 4В721 при на-
личии необходимой технологической оснастки, а также на специ-
альном оборудовании.
Профиль круга для шлифования фрез с модифицированным и
неэвольвентным профилями зубьев наиболее рационально полу-
чить электроискровой правкой с помощью вращающегося графи-
тового электрода-ролика. По мере износа и изменения точности
в процессе электроискровой обработки ролик необходимо править
профильным резцом, изготовленным из стали или твердого
сплава. Резец обрабатывают на оптико-шлифовальном станке
395-М. На этом же станке по эталонной кальке контролируют
профиль круга. Чтобы влияние неточности изготовления шпинде-
лей искрового и затыловочного станков, оправки для контроля
круга, а также фланца с закрепленным на нем алмазным кругом,
было минимальным, посадочные места фланцев и оправок необ-
ходимо изготовлять по калибру-пробке и калибру-кольцу.
Режим правки алмазного круга на связке МО4 электроискро-
вым способом с применением электрода-ролика необходимо вы-
бирать таким, чтобы зерна алмаза и связка не касались графи-
тового ролика. При рабочем напряжении праб = НО В межэлект-
родный зазор составляет 50 мкм,
ток короткого замыкания Д.3=
МА, емкость разряда С=1 мкФ,
что обеспечивает производитель-
ность обработки алмазоносного
слоя Q -=9,0 мм3/мип. При зазоре
100 мкм и ираб=110 В соответ-
ственно С = 4 мкФ; /к,з = 2А;
Q= 13,5 мм/мин.
При повышении рабочего на-
пряжения на 100% зазор увели-
чивается на 50% и возрастает
производительность, но при этом
ухудшается качество поверхности
алмазоносного слоя. В качестве
межэлектродной среды применя-
ют индустриальное масло. Увели-
чение параметров электроискро-
вых режимов допустимо только
при предварительной (черновой)
обработке профиля алмазного
инструмента. Количество подава-
емой жидкости 10 л/мин на 10 мм
ширины алмазного инструмента
при скорости круга 10 м/с. Для
Рис. 55. Принципиальная схема
электроискровой правки фасонных
алмазных кругов:
1 — стол, 2 — гидродвигатель, 3 — алмаз-
ный круг; 4 — ванна с рабочей жидкостью,
5 — устройство регулирования подачи рез-
ца; 6 — электродвигатель, 7 — кожух; 8 -
графитовый ролик
84
электроискрового профилирования кругов различной зернистости
рекомендуются генераторы, работающие по релаксационной
схеме, позволяющие изменять в широких пределах как раз-
рядный ток, так и рабочее напряжение на электродах. Это
позволяет устанавливать необходимый электроискровой зазор,
исключающий абразивный износ по профилю электрода-ин-
струмента. При этом оптимальная относительная скорость ал-
мазного круга и графитового ролика 9—13 м/с. Например, при
правке круга формы А5П с профилем колес передач Новикова
диаметром 100 мм на связке МО4 с алмазами АСО 160/125 при
100%-ной концентрации на электроискровом станке ЛКЗ-18-2М
применяли режим: С=12 мкФ, /к.3 = 5 А в течение 120 мин; С=
= 4 мкФ, /к.з = 2 А в течение 120 мин; при правке в режиме до-
водки С=1 мкФ, /к.з= 1 А в течение 90 мин; точность профиля
круга при этом ±0,005 мм.
Круг для обработки фрез т=4,25 мм под шевингование на
связке МО4 зернистостью АСВ 125/100 и 100%-ной концентра-
ции диаметром 100 мм на предварительных и окончательных ре-
жимах правили в течение 330 мин; точность по углу ±5', что до-
статочно для фрез точностью класса А. Для получения более
точного профиля круг необходимо править на оптико-шлифо-
вальном станке. Схема электроискровой правки алмазных кругов
на базе станка ЛКЗ-18-24 приведена на рис. 55.
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
РАЗМЕРНОЙ обработки зуборезных инструментов
Из электрофизических и электрохимических методов обработки
при изготовлении твердосплавного зуборезного инструмента
можно применять электроэрозионные (электроимпульсные) и
электроалмазные. Эти методы используют, например, при таких
операциях, как шлифование профиля монолитных твердосплав-
ных червячных фрез (иг до 3 мм), долбяков (т до 2 мм), мел-
комодульных шеверов (т до 1,5 мм), при затачивании инстру-
ментов по передней поверхности (червячных фрез, долбяков,
резцовых головок).
В качестве инструмента при электроимпульсном методе ис-
пользуют электроды из углеграфита, красной меди, бронзы, ла-
туни и серого чугуна. Максимальная скорость съема при обра-
ботке деталей из твердого сплава 20 мм3/мин; скорость углубле-
ния электрода при этом 0,2—0,5 мм/мин.
При высокочастотном электроэрозионном методе обработки
может быть обеспечена производительность снятия металла 1 —
1,5 мм3/мин с получением шероховатости поверхности Ra=
-=0,084-0,32 мкм. Наряду с небольшими структурными измене-
ниями поверхности высокочастотному методу свойственна высокая
стойкость инструмента. Кроме обычно употребляемых при аэро-
зионной обработке рабочих жидкостей со свойствами диэлектри-
ков (керосина, трансформаторного масла и т. п.), при высоко-
85
частотной обработке применяют слабые электролиты, растворы
кислот, солей, щелочей и воду. При использовании слабых элек-
тролитов снижается производительность, но уменьшается износ
инструмента.
Электроалмазная обработка является разновидностью элек-
трохимической обработки. Особенностью электроалмазной об-
работки является сочетание электрохимического растворения ма-
териала детали с механическим резанием алмазными зернами в
свободном состоянии (в среде электролита) или закрепленными
в круге с электропроводной связкой. Оптимальным условием
проведения процесса является поддержание зазора, при котором
плотность тока будет наибольшая, а условия возникновения ко-
роткого замыкания еще не наступают. Этот зазор обеспечивается
зернами алмаза, находящимися между инструментом из чугуна
и поверхностью детали при обработке свободным алмазом и зер-
нами, выступающими из связки, при шлифовании алмазным
кругом.
Для электроалмазного шлифования алмазный круг на токо-
проводящей связке или чугунный диск определенного профиля
при шлифовании свободным алмазом соединяют с отрицательным
полюсом источника постоянного тока; при этом круг становится
катодом. Обрабатываемую деталь подключают к положитель-
ному полюсу; она становится анодом. В зазор между катодом и
анодом подают электролит, содержащий свободные ионы натрия,
нитрата, гидроксила или водорода и др. Для того чтобы в зоне
шлифования происходил процесс анодного растворения, напря-
жение между электродами должно быть выше потенциала поля-
ризации, которое для твердоог сплава составляет не менее 3 В.
Анодное растворение при электроалмазном шлифовании из-
меняет условия формирования поверхностного слоя. На обрабо-
танной поверхности следов обработки не видно, либо они слабо
выражены. Шероховатость обработанной поверхности при этом
виде шлифования не зависит от зернистости алмазов, так как все
неровности подвергаются анодному растворению. Вследствие
этой особенности процесса отпадает необходимость разделения
процесса на черновое и чистовое шлифование.
При электроалмазном шлифовании без снижения эффектив-
ности съема твердого сплава можно шлифовать твердосплавные
режущие элементы вместе со стальной частью державки или
корпуса. Вследствие того, что при электроалмазном шлифовании
сочетается два процесса: электрохимическое растворение и ме-
ханическое резание алмазными зернами, производительность
этого шлифования в 2—2,5 раза выше, чем алмазного, а относи-
тельный износ алмазного круга в 2—3 раза меньше. Увеличение
доли электрохимического растворения и снижение доли чистого
резания позволяет уменьшить расход алмазов и повысить произ-
водительность шлифования. Доля электрохимического процесса
зависит от многих факторов, в том числе и от силы тока. На силу
'юка при прочих постоянных условиях в значительной мере
86
влияет сопротивление, которое определяется видом связки и раз-
мером алмазных зерен. Для электроалмазного шлифования реко-
мендуется зернистость алмазов 200/160—250/200.
Связка алмазного круга является одним из факторов, влия-
ющих на омическое сопротивление цепи, а следовательно, и на
эффективность электрохимического растворения. Кроме того,
вид связки определяет способность ее удерживать зерна алмаза
в круге. Наибольшую производительность и наименьший расход
алмаза обеспечивают связки МО 137, МВ1, МК и МС2 Промыш-
ленность выпускает алмазные круги концентрации 25, 50, 100 и
150%. В зависимости от концентрации алмазов изменяется коли-
чественное соотношение между зернами и связкой. Поэтому наи-
более экономичными при прочих равных условиях являются
круги 100%-ной концентрации, которые обеспечивают наиболее
благоприятное сочетание механического резания и процесса
электрохимического растворения.
Свойства электролита и его состав влияют на эффективность
электроалмазного шлифования. Электролиты должны обладать
антикоррозионными свойствами, высокой электропроводностью,
иметь высокий водородный показатель pH, растворять вещества,
образующиеся в результате электрохимических реакций, быть
безопасными в работе. Лучшим электролитом, обеспечивающим
максимальную производительность и удовлетворяющим другим
указанным выше требованиям, является водный раствор 5%
NaNO3 и 0,3% NaNO2.
Оптимальный электрический режим шлифования влияет на
электрохимическое растворение. Производительность электро-
химического растворения зависит от плотности тока. Однако
значительное увеличение плотности тока приводит к закипанию
электролита и переходу процесса в эрозионный. Процесс осу-
ществляется при напряжении 6—10 В. Плотность тока 40—
90 А/см2. Электроалмазное шлифование выполняют на следую-
щих режимах: скорость круга 16—30 м/с; давление круга 4—
15 кгс/см2; скорость продольного перемещения инструмента 4—
6 м/мин. Производительность электроалмазного шлифования
60—1000 мм3/мин. Наиболее полное использование эффекта
электрохимического растворения обеспечивает возможность врез-
ного (глубинного) шлифования при малой продольной подаче
0,2—0,3 м/мин и глубине шлифования 0,5—1,2 мм.
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗУБОРЕЗНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ АЛМАЗНЫМИ КРУГАМИ
Появление синтетических алмазов и освоение производства
шлифовальных кругов из них создало реальные предпосылки для
развития конструкций, технологии изготовления и промышлен-
ного внедрения твердосплавного зуборезного инструмента [2, 7,
8, 10]. Твердость карбидов вольфрама, титана и т. д., являющихся
основой твердых сплавов, близка или равна твердости зеленого
карбида кремния, применяемого в качестве абразивного мате-
87
11. Типовой технологический процесс обработки мелкомодульных
№ опера ции Операция и переход Схема обработки Станок
1 2 3 4
I II Установить деталь в разрез- ной втулке Шлифовать отверстие в размер dAi, торец А, как чисто Установить детали на магнит- ную плиту и закрепить планками и? 3110М, ЗА12, 3I2M, 3810 3711, ЗГ71М
второй торец, вы-
и парал-
держивая размер I мм,
лельность торцов
।
III
Установить фрезу на
в центрах
Заточить по передней
ности, выдерживая
угол 0°
оправку
поверх-
передний
г-Ао
ЗА660,
ЗБ641,
ЗА64Д
ЗА64М
ЗБ642,
88
червячных фрез из твердого сплава кругами из синтетических алмазов
Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
"кр' м/с 5прод’ м/мин snon’ мм/дв ход t, мм
5 6 7 8 9 10
Трехкулачковый патрон АГЦ АСОМ 63/50, Б1-150% АЧК АСО 80/63, БЫ00% 25—30 1,5—2,0 — 0,0025— 0,005
Магнитная плита, прижимные планки, микрометр АПП АСО 63/50—80/63, Б1-100% 25—30 10 1 0,01— 0,02
Оптическая делительная головка или приспособление, оправка А4Т АСОМ 63/50— —80/63, Б1-100% 25—30 0,5—1,5 0,01— 0,015 0,0025— 0,005
89
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок
1 2 3 4
IV
Установить фрезу в центрах
на оправку
Шлифовать:
по наружной поверхности
диаметром da
по контрольным буртикам
Лб
торцы с двух сторон
V
Установить фрезу в центрах
на оправку
Шлифовать с затылованием
зубья фрезы по наружным
поверхностям
ЗА12, ЗВ10,
312М, ЗЛОМ
5820, 5821,
5822
90
Продолжение табл. II
Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
ВКР’ м/с 5прод’ м/мин snon’ мм/дв. ход t, мм
5 6 7 8 9 10
Оправка А2ПП АСРМ 100/80 МО13-100% ^изд~ =3050 м/мин; икр= = 16-5-25 м/с 1-2 0,0025— 0,005
Оправка АПП АСП Б1-100% или АОК АСРМ 63/50 МО4 (МВ1)-100% уизд= =20-5-50 м/мин, UKp— =254-30 м/с 1—2 — 0,0025
91
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок
1 2 3 4
ттб
VI Установить фрезу в центрах 5820, 5821,
на оправку 5822
Прорезать профиль фрезы
предварительно с затылова- нием Ай
►
VII Править алмазный круг — 5822, 5820,
Шлифовать профиль фрезы 5821
с затылованием окончатель-
но, выдерживая угол про-
филя и калибр зуба. Конт-
роль (см. эскиз для опера-
ции VI)
VIII Ошлифовать неполные витки В 5822, 5820,
К Hi 5821
М1ЯН1|||йтйп1т1т1111>1Я^и
IX Довести фрезу но передней ЗА660, 3B641,
поверхности ЗБ642, 3A64M,
ЗА64Д
Заточить и довести по фаске
Пр имечаиие. Состав смазочно-охла ждающей жидкости: 0,6% тринатрийфосфата;
98,7% воды.
92
Продолжение табл. П
Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
V м/с 5прод’ м/мин SnOH’ мм/дв. ход t, ММ
5 6 7 8 9 10
Оправка А2ПАСВ 100/80 M1-IOO96 ПИЗД — -т4-;-6 об/мин, укр= —30-4-35 м/с — — 0,05—0,1
То же А2П 40° АСВ 63/50 М1-150% 30—35 — — 0,02— 0,03
» АПП АСВ 63/50 М1-100 25—30 — — 0,05—0,1
Специальное приспособление А4Т АСРМ 50/40 Б1-100% 25—30 0,02—1,0 0,005— 0,01 —
0,05% вазелинового ма ела; 0,3% буры; 0,25% кальциниров; анной соды; 0,1% НИТрЕ [та натрия;
93
риала для обработки деталей из твердых сплавов. Из-за низкой
режущей способности при шлифовании и затачивании твердо-
сплавного инструмента в зоне обработки возникают высокая
температура, достигающая 1100—1300° С, давление и трение.
В результате теплового и механического действия в материале
детали и на режущих кромках инструмента появляются напря-
жения, возникают прижоги, ухудшается качество поверхност-
ного слоя и снижается прочность твердого сплава, появляются
микротрещины, выкрашивания и зазубрины, которые являются
очагами быстрого разрушения режущих кромок. При работе
кругами КЗ качество затачивания получается низкое, шерохова-
тость поверхностей инструмента высокая, большие радиусы ок-
ругления режущих кромок (р > 30-4-60 мкм). Кроме того, шли-
фовальные круги из КЗ имеют низкую стойкость, их форма бы-
стро изменяется и поэтому не обеспечивает необходимые точ-
ность обработки и биение режущих кромок. Из-за низких режу-
щих свойств круги из КЗ непригодны для обработки сложного
зуборезного инструмента. Наилучшим абразивным материа-
лом для обработки деталей из твердых сплавов, исключающим
указанные недостатки кругов КЗ, являются синтетические ал-
мазы.
Твердосплавный инструмент алмазными кругами обрабаты-
вают в два этапа: сначала вставные режущие элементы, а затем
весь инструмент в сборе. Такое подразделение на этапы позво-
ляет качественно обработать посадочные места вставных режущих
элементов и обеспечить снятие сравнительно малых припусков
при окончательной обработке инструментов в сборе, сократить
расход алмазных кругов специальной формы, предназначенных
для зубошлифования и затылования, и повысить производитель-
ность труда при изготовлении таких инструментов.
Мелкомодульные червячные фрезы из твердого сплава обра-
батывают по типовому технологическому процессу (табл. 11).
Технические требования на изготовление мелкомодульных чер-
вячных фрез должны соответствовать классу точности А и АА
(ГОСТ 10331—63). Эти требования обеспечиваются при обра-
ботке фрез алмазными кругами по указанному технологическому
процессу [35]. Для получения задних углов более 12° необхо-
димо применять круги формы А2П меньшего диаметра. С целью
предохранения зубьев фрезы от повреждений ее необходимо упа-
ковывать в тару. Полученные в многоместной пресс-форме после
спекания поворотные режущие пластинки червячных фрез пол-
ностью обрабатывают алмазными шлифовальными кругами [2].
Типовой технологический процесс обработки поворотных твер-
досплавных пластинок 7?2=2,5 мм кругами из синтетических ал-
мазов приведен в табл. 12.
Режушие пластинки, имеющие модифицированный профиль
под шевингование, и зубья фрез для обработки колес передач Но-
викова шчифуют на профилешлифовальных станках типа 395М
по типовому технологическому процессу (табл. 13).
94
12. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных поворотных режущих пластинок червячных зуборезных фрез
т 2,5 мм кругами из синтетических алмазов АПП 250 \ 10\5х75 АСОМ 80/63—125 100 Б1-100°о
[на станках ЗГ71М, ЗБ71МБ (гкр 25 : 30 м/с; /—0,014-0,02 мм)]
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Режим : 5прод’ м/мин шлифования snon’ мм/дв. ход
I Уложить на магнитную плиту станка 100 пластинок Шлифовать поверхность А Переустановить пластинки Шлифовать поверхность Б, выдерживая размер 6__0 02 мм Схема укпадки J Магнитная плита, при- жимные планки, микро- метр 6—10 1-1,5
Продолжение табл. 12
о
ст>
.№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Режим шлифования
5прод’ м/мин snon’ ММ/ДВ ход
II III Установить по две пластинки в приспособ- лении Шлифовать поверхность Д, выдерживая перпендикулярность к поверхности А 0,01 мм Установить 10—15 пластинок на магнит- ной плите. Со всех сторон укрепить план- ками Шлифовать с переустановкой поверхно- сти Е и Д, деля припуск симметрично на две поверхности и выдерживая раз- мер 7,855 j_ 0,005 7^ С h Приспособление, маг- нитная плита, угольник Магнитная плита, при- жимные планки, микро- метр с индикатором i 2—4 2—4 1 — 1,5 0,5—1 при t -0,005 мм
г u U
Продолжение табл. 12
Зак. 548
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Режим шлифования
5прод’ м/мин snon’ мм/дв. ход
IV Закрепить 38 пластинок. Приспособление установить на магнитную плиту Шлифовать поверхность В, сняв поло- вину припуска на размер 26 мм Переустановить приспособление на боковую поверхность Шлифовать боковые профильные поверх- ности, выдерживая угол 18°23'±5' и размер 3,8_0 05 мм симметрично оси пластинки Переустановить приспособление на другую поверхность Шлифовать фаски, выдерживая угол и размер 11 ® J -н©} I 1 1П--1ьХ/Ч 1 Л Н-Ц]ЧчЧЛх ** II |<^ Приспособление, маг- нитная плита Приспособление, маг- нитная плита, зубомер, индикаторный прибор, микроскоп БМИ-1, синус- ная линейка То же 6 10 1,5-2 1,5—2 1 — 1,5 0,5 (ручная) 0,5
Продолжение табл. 12
с£>
00
№
опера-
ции
Операция и переход
Схема обработки
Приспос обленив
и измерительный инструмент
Режим шлифования
5прод’ snon’
м/мин мм/дв. ход
IV
Переустановить пластинки в приспособлении
Шлифовать:
поверхность Г пластинок, выдерживая
размер 26 мм с точностью 0,01 мм
боковые профильные поверхности, выдер-
живая угол 18°23'±5' и размер
3,8_0 05 мм си лметрично оси пластинки
фаски, выдерживая угол и размер
1
Приспособление, маг-
нитная плита, зубомер,
индикаторный прибор,
микроскоп БМИ-1, синус-
ная линейка
То же
»
6—10
1,5—2
1,5-2
0,5
(ручная)
0,5
(ручная)
0,5
(ручная)
Примечание Операции I и III выполнять с охлаждением. Состав смазочно-охлаждай щей жидкости: 0,6% три натрийфосфата; 0,05%
газолинового масла; 0,3% буры; 0,25% кальцинированной с оды, 0,1% нитрита натрия; 98,7% воды
13. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных поворотных режущих пластийок дЛя червячных зуборезных
фрез с модифицированным профилем под шевер кругами из синтетических алмазов (икр—25-т-ЗО м/с)
№
опера-
ции
Операция и переход
Схема обработки
Станок
I
Установить пластин-
ки
Шлифовать с пере-
установкой поверх-
ности А и Б
Вид К
JS,—2=.
ЗГ71М,
ЗБ71МБ
и др.
II
Шлифовать боковую
сторону пластинки,
переустановить, шли-
фовать вторую сторо-
ну, оставив припуск
0,05 мм (по 16 шт.)
г
1 ^7 1
1
ЗГ71М,
ЗБ71МБ
и др.
То же
Приспособление
и измерительный
инструмент
Магнитная пли-
та, прижимная
планка, микро-
метр
Характеристика круга Режим шлифования
5прод> м/мин snon» мм/дв. ход t, мм
АПП 250Х10Х Х5Х75 АСОМ 80/63 Б1-100?6 6—10 1-1,5 0,01— 0,02
АПП 250Х10Х v Г у 7 АСОМ 80/63 В1-1ОО96 2—4 1 — 1,5 0,01— 0,02
Продолжение табл. 13
№
опера
ции
Операция и переход
Схема обработки
III
Шлифовать оконча-
тельно пластинки по
ширине с точностью
±0,005 мм
IV
V
Предварительно шли-
фовать профиль (с
переустановкой), при-
пуск на сторону
0,05 мм
Шлифовать (с пере-
установкой) пластинки
по длине, выдерживая
размер Л_0)015мм
I - —
Д -V ц
,0/
Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
Бпрод» м/мин snon, мм/дв. ход t, мм
ЗГ71М, ЗБ71МБ и др. Магнитная плита, прижим- ная планка АПП 250 X 10 X \/ 7 АСОМ 80 63 Б1-100% 2—4 0,5-1 0,005
ЗГ71М, ЗГ71МБ и др. Приспособление, магнитная плита АПП 250Х10Х X 5 X 75 АСОМ 80/63 Б1-100% 6—10 0,5 (ручная) 0,01— 0,02
ЗГ71М, ЗБ71МБ, и др Приспособление, магнитная плита АПП 250Х10Х X 5 X 75 АСОМ 80/63 Б1-100% 6—10 0,5 (ручная) 0,01— 0,02
Продолжение табл. 13
№ опера- ции Операция и переход с хема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
5прод» м/мин snon> мм/дв. ход t, мм
VI VII Шлифовать профиль окончательно (по 8 шт.) Шлифовать упроч- няющие фаски fl A-fr | Вид К ч. ггтп 395М ЗГ71М Приспособление, магнитная плита То же А2П125х40°Х Х32 АСО 100/80 Б1-100% АПП 250Х10Х Х5Х75 АСОМ 63/50 БЫ00% 1,5—2 0,5—1 0,1—0,2 (ручная) 0,005— 0,01 0,04— 0,05 0,01 — 0,02
JL таздт у"
Высокая износостойкость кругов из синтетических алмазов
позволяет получить линейные размеры пластинок с точностью
0,003—0,005 мм. Работа алмазными кругами на режимах, ука-
занных в технологическом процессе, позволяет стабильно полу-
чать шероховатость поверхности Ra = 0,1 -4-0,2 мкм и радиус ск-
ругления режущих кромок р = 0,005-4-0,010. Для получения мень-
шей шероховатости поверхности
Рис. 56. Схема расположения по-
воротной пластинки при измерении
ее рычажным микрометром
пластинок необходимо применять
круги на органической связке
меньшей зернистости.
Точность обработки твердо-
сплавных поворотных пластинок
червячных фрез контролируют с
использованием рычажного ми-
крометра (цена деления
0,002 мм), инструментального
микроскопа БМИ-1 или специ-
ального синусного приспособле-
ния (проверка угловых величин).
Предварительный контроль «ка-
либра зуба» осуществляют штан-
гензубомером, окончательный —
рычажным микрометром со спе-
циальной колодкой или индикаторным прибором, настраиваемым
по эталонной пластинке.
При измерении пластинки с помощью рычажного микрометра
и колодки с установочной поверхностью, наклоненной под уг-
лом, равным половине угла профиля пластинки, размер // =
= А 4-/ii (рис. 56) определяет «калибр зуба» и его симметрич-
ность относительно оси пластинок. Размер А определяется фак-
тическим измерением, а
К = у (5 4-1 -Dp/2 ) cos^- + (А -0 sin,
где 5 — размер «калибра зуба»; t — ширина пластинки (осевой
шаг); Dp — диаметр контрольного ролика; апл — угол профиля
пластинки; L — высота пластинки; I — высота, на которой изме-
ряется «калибр зуба».
Сгруппировав и обозначив постоянные величины V, получим
й1 = V+ (£—/) sin
Следовательно, Н — А + V 4~ (Ь— Z) sin—.
Выражение (L — I) sin изменяется, так как величина L
уменьшается при повторном шлифовании пластинок. Таким об-
разом, измерив фактическую величину можно определить раз-
мер Н, который для всех четырех поверхностей пластинок дол-
жен отличаться не более чем на 0,005 мм. После затупления
102
всех четырех сторон пластинки вновь шлифуют по вершинам,
профильным поверхностям и фаскам или переходным поверхно-
стям; при этом используют многоместное приспособление, кото-
рое применяют и при шлифовании новых пластинок. При износе
твердосплавных пластинок 0,8 мм при повторном шлифовании
снимается 0,25 мм по вершине и 0,08 мм по боковым поверх-
ностям.
Твердосплавные зубья сборных затылованных червячных
фрез обрабатывают кругами из синтетических алмазов (табл. 14).
Монолитные твердосплавные зубья могут быть обработаны окон-
чательно вне корпуса инструмента в специальных приспособле-
ниях или в сборе с корпусом. При шлифовании плоских поверх-
ностей шагового размера с допуском 0,003—0,005 мм и поверх-
ностей Б, Д и Е должна быть выдержана перпендикулярность
между ними.
Затем обрабатывают профиль зубьев одновременно у 18 зубь-
ев в многоместном приспособлении. Приспособление выполнено
в виде обоймы, установленной на оправке. Обойма имеет 18 па-
зов, расположенных под углом, равным углу подъема винтовой
линии фрезы. Пазы смещены относительно оси оправки с тем,
чтобы радиус вершины зуба при его установке был совмещен с
линией центров. Вдоль паза каждый зуб базирован на угловой
упор, имеющий угол, равный углу подъема винтовогт линии фрезы.
Зубья закрепляют винтами.
Приспособление с зубьями устанавливают в центрах оптико-
профилешлифовального станка 395М. Зубья шлифуют с конт-
ролем по кальке, на которой начерчен профиль в масштабе 50 : 1,
что обеспечивает стабильную точность обработки в пределах
0,010—0,025 мм и шероховатости поверхности 7?а = 0,2н-0,4 мкм.
Размеры приспособления и число одновременно устанавливаемых
зубьев выбирают из условий возможности установки приспособ-
ления на станке. Зубья, не имеющие модифицированного про^
филя, а также зубья фрез т>6 мм обрабатывают в приспособ-
лениях на универсальных круглошлифовальных станках. Зубья
при этом измеряют индикаторным прибором и шаблоном, бази-
рующимся на оправку приспособления, или по эталону.
Обработанные зубья очищают от грязи и собирают с корпу-
сом фрезы; при закреплении зубья должны быть поджаты к дну
паза. После сборки фрезу затачивают по передним поверхностям
[27]. Окончательно фрезы контролируют в соответствии с техни-
ческими условиями ГОСТ 9324—60.
Точность сборных фрез зависит от точности обработки отдель-
ных деталей. Обработка твердосплавных зубьев вне корпуса
обеспечивает точность фрез по классу В. Для создания твердо-
сплавных фрез классов точности А и АА для чистового зубофре-
зерования необходимо дополнительно обрабатывать профиль ре-
жущих элементов фрезы в сборе. Обработка твердосплавных
зубьев кругами из зеленого карбида кремния не может обеспе-
чить требуемой точности и качества шлифования.
103
о
14. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных зубьев сборных затылованных червячных фрез кругами
из синтетических алмазов на станках ЗГ71М, ЗБ71Б и др.
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
°кр, м/с 5прод, м/мин 5ПОП’ мм/дв. ход t, мм
I Установить 20 зубьев в приспособление Шлифовать плоскую поверхность Д W В Специальное приспособление АПП 250Х10Х5Х Х75 АСОМ 100/80 — 100/125 Б1-1С0% 25—30 6—10 1—1,5 0,01— 0,02
Продолжение табл. 14
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
икр> м/с 5прод, м/мин Snon’ мм/дв ход t, мм
II III Уложить на магнитную плиту станка 10 зубьев на плоскую поверхность Д, закрепляя их со всех сто- рон стальными шлифован- ными пластинками Шлифовать поверх- ность Б Установить шесть зубь- ев в приспособление Шлифовать поверх- ность В, деля при- пуск поровну Переустановить детали, закрепляя по два-четыре зуба Шлифовать поверх- ность Г, выдерживая размер Рх0 с точно- стью ±0,003— 0,005 мм Г_~ ——L, Магнитная плита, прижим- ные планки, микрометр Специальное приспособление, пассаметр АПП 250х10х5х X 75 АСОМ 100/80— 100/125 Б1-100% АПП 250Х10Х5Х Х75 АСОМ 63/60— 100/80 Б1-100% 25—30 25—30 6—10 4—6 1—1,5 0,5—1 0,01 — 0,02 0,0025— 0,01
1 — \ -—] Схема укладки
i ^УУУУУ^Я^ ~
Л
В1С«1С«№
1 it
г
L 1
Продолжение табл. 14
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
VKP’ м/с 5прод> м/мин Snon’ мм/дв ход t, мм
IV V Установить шесть зубь- ев в приспособление Шлифовать торец Е Установить 18 зубьев в приспособление Шлифовать профиль зубьев на станке 395М Специальное приспособление, пассаметр Специальное приспособление АПП 250Х10Х5Х Х75 АСОМ 160/125— 100/80 Б1-100% А2П 125х45°х5х Х32 АСО 100/80 Б2-150% 25—30 20—25 6—10 1,5—2 1—1,5 1—1,5 (ручная) 0,01 — 0,02 0,04— 0,06
4 <7
J—I II 1 1
Е mi mm
-
— r_
VI Установить и закрепить зубья в корпусе фрезы Заточить переднюю поверхность А Довести фаску f по- верхности к А” 4^, L а * 1 T h Делительное приспособление АТ 125x5x10x32 АСОМ 100/80— 63/50 БЫ00% АТ 125x5x3x32 АСОМ 50/40 Б1-100% 20—25 25-30 1-1,5 0,5—1 0,01—0,02 0,005— 0,01
t i
По технологическому процессу обработки зубьев чистовых
твердосплавных фрез т= 1,54-10 мм алмазными кругами отдель-
ные твердосплавные зубья обрабатывают по базовым поверхно-
стям, после чего предварительно шлифуют по профилю с увели-
ченным задним углом в специальном многоместном приспособле-
нии на круглошлифовальном станке 3A130. Затем зубья набира-
ют в корпус фрезы и производят окончательную обработку их
профиля на токарно-затыловочном станке 1811.
Сборные червячные фрезы шлифуют по профилю в следую-
щей последовательности: предварительное затылование по вер-
шинам зубьев, затылование по боковым сторонам зубьев и окон-
чательное затылование по вершинам зубьев (табл. 15). Диаметр
кругов из синтетических алмазов для затылования выбирают так
же, как и абразивных кругов для затылования стандартных
фрез.
В результате шлифования алмазными кругами достигается
точность фрез, соответствующая классам АА (большинство про-
веряемых параметров) и А. Шероховатость задних поверхностей
зубьев Ra—0,2 мкм, а радиус округления режущих кромок не
превышает 8 мкм. При этом процессе не образуются трещины и
сколы на деталях из твердого сплава, что почти неизбежно при
работе кругами из зеленого карбида кремния. Процесс отли-
чается высокой производительностью шлифования и значитель-
ной стойкостью алмазных кругов; например, время шлифования
профиля фрезы т = 3 мм составляет ПО мин. Алмазным кругом
без дополнительной правки можно обработать две-три фрезы.
При изготовлении паяных червячных фрез большое значение
имеет качество пайки и последующей обработки твердосплавных
зубьев алмазными кругами. Пазы корпуса должны быть точно
и качественно обработаны по размерам твердосплавных зубьев.
Поверхности паза должны иметь шероховатость /?д=0,8ч-1,6 мкм.
Ширина паза должна быть на 0,1—0,2 мм больше ширины дер-
жавочной части з\ба. Поверхности державочной части зубьев,
подлежащие пайке, должны быть шлифованы алмазным кругом;
шаговый размер необходимо выполнять с точностью 0,01 —
0,03 мм.
Пригонку зуба к пазу контролируют либо на просвет, либо
с помощью щупа толщиной 0,04 мм; неплоскостность проверяют
линейкой. Для очистки рекомендуется 50%-ный раствор соляной
кислоты и раствор четыреххлористого углерода. Зубья и корпус
погружают на несколько минут в раствор кислоты для очистки
от ржавчины, масла и грязи. Затем эти детали промывают в че-
тыреххлористом углероде и насухо вытирают. Собранная фреза
поступает на пайку, которую производят на установке ТВЧ. В ка-
честве припоя применяют латунь.
В связи с тем, что зуб установочной частью расположен в
теле корпуса фрезы, нельзя нагревать все зубья в петлевом ин-
дукторе. Особенностью пайки длинной твердосплавной чер-
вячной фрезы является необходимость обеспечения равномерного
107
£ 15. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных сборных червячных фрез кругами из синтетических алмазов
00 (snon 0,005 :0,01 мм/дв. ход)
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
укр> м/с удет> м/мин 5прод> м/мин t, мм
I Установить фрезу на оправку. Заточить по пе- редней поверхности, вы- дер/кав окружной шаг и угол 0" с= ЗА662, ЗА64Д Оправка, центры, фикса- тор А4Т 200Х15Х XI ,5X32 АСП 100/80 Б1-100% АТ 125x5x1,5Х Х32 АСП 100/80 Б1-100% 20—30 1 1—1,5
Продолжение табл. 15
№ опе- рации Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
укр, м/с удет> м/мин ®прод, м/мин t, мм
II Предварительно править алмазный круг по задан- ному профилю ЗА64Д, 395М, 1811 Оправка, микроскоп ПП 200X10X32 КЗ 40 СМ К1 10—15 1 — —
III Предварительно заты- ловать по профилю левой и правой сторон зубьев раздельно 1811, МВ-107 Оправка, микроскоп Л2П 125x40° АСО 125/100 Б1-100% 20—30 1,6 — —
IV Окончательно править алмазный круг по задан- ному профилю £// ЗА64Д, 395М, 1811 То же ПП 100x16x32 КЗ 40 СМ К1 10—15 — 1 —
Продолжение табл. 15
о
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок
V VI Затыловать окончатель- но по профилю левой и правой сторон раздельно; выдержать шаг Рх0 и углы профиля зубьев Затыловать вершины зубьев — L 1811, МВ-107 1811, МВ-107
420
Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
икр> м/с ^дет, м/мин ®прод, м/мин t, мм
Оправка, микроскоп А2П 80—125 X Х40° АСВ 80/63 МО4-Ю0% 20—30 1,6 — 0,003— 0,005
То же АПП 80ХЮХ Х32 АСР 100/80 Б1-100% 20—30 1,6 — 0,01
Продолжейие табл. 15
Л*8 опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный интрумент Характеристика круга Режим шлифования
гкр> м/с ^дет’ м/мин 8прод> м/мин t, мин
VII Затыловать по переход- ным поверхностям у вер- шины зуба, выдержав размер /? -*—к 1811, МВ-107 Оправка, микроскоп АПП 80X10X32 АСП 100/80 Б1-100% 20—30 1,6 — 0,05
VIII Заточить по упрочняю- щей фаске передней по- верхности Выдержать размер f и угол уф 1 22 3A66I, ЗЛ64Д Оправка, центры, фиксатор А4Т 200 XI5° X Х15Х32 АСП 50/40 |Б1-100%, АТ 125X5X1,5Х АСП 50/40 Б1-100% 20—30 — 1—1,5 0,01
IX Контролировать по тех- ническим требованиям согласно ГОСТ 9324—60. БВ-5005, 19294 (ГДР)
Примечание, Операции III, V и VII выполняют с охлаждением эмульсией следующего состава: СаСО8, NaSO4, Na2NO3, N2B4O7 по 0,25%
каждого, 0,5% вазелинового масла, 98,5% воды.
нагрева сектора корпуса с одним рядом зубьев. При этом зубья,
расположенные в ближайших рядах, не должны нагреваться до
высокой температуры, при которой припой плавится. Поэтому
необходимо располагать зубья в индукторе таким образом, чтобы
одна ветвь индуктора находилась в отверстии фрезы, а другая
над рядом зубьев, что осуществляется с помощью разъемного
индуктора. К высокочастотному контуру 1 установки ТВЧ
(рис. 57) прикреплен разъемный индуктор 2. Фрезу 3 заводят на
Рис. 57. Схемы напайки твердосплавных зубьев червячной фрезы
ветвь индуктора и устанавливают на подкладки из огнеупорного
кирпича. На зубья укладывают припой и посыпают бурой. Пра-
вильная пайка обеспечивается плотным соединением зубьев и
корпуса при минимальном слое припоя; после плавления при-
поя зубья должны быть прижаты к дну паза.
Для минимальной деформации корпуса пайку целесообразно
производить в определенной последовательности. После пайки
одного ряда зубьев паяют в ряду, расположенном с другой сто-
роны корпуса фрезы (через 180°), затем в рядах, расположенных
посередине запаянных и т. д. Затем фрезу следует погрузить в пе-
сок, толченый уголь или слюду для медленного остывания. После
пайки производят механическую обработку фрезы, осуществля-
ют точение торцов и цилиндрических поверхностей, шлифуют от-
верстие и торцы. Затем производят обработку алмазными кругами
твердосплавных зубьев фрезы аналогично технологическому про-
цессу обработки сборных затылованных фрез, который приведен
в табл. 15.
Ножи сборных твердосплавных острозаточенных червячных
фрез обрабатывают алмазными кругами. Сначала ножи шлифуют
на плоскошлифовальном станке по передней поверхности кругами
формы АПП из синтетических алмазов АСР на связках МО4
(или МВ1, М5) или К1 100%-ной концентрации. Этими кругами
можно шлифовать одновременно деталь из твердого сплава со
стальной державкой; шлифование производят с охлаждением.
Затем шлифуют заднюю опорную поверхность ножей абразив-
112
ными кругами из электрокорунда. После пайки твердосплавной
пластинки к стальной державке встык заднюю поверхность ножей
обрабатывают алмазным кругом на керамической связке.
Наиболее ответственными являются операции шлифования (за-
тачивания) ножей по задним поверхностям. Для этого приме-
няют комплект, состоящий из двух приспособлений (рис. 58),
Рис 58. Комплект из дв\х приспособлений для затачива-
ния твердосплавных ножей острозаточенпых червячных
фрез
предназначенных для шлифования на круглошлифовальном
станке. Одно из них предназначено для затачивания ножей по
правой задней боковой поверхности, а другое — по левой; вер-
шины ножей можно затачивать в том и другом приспособлении.
С помощью этих приспособлений ножи можно шлифовать при
входе алмазного круга со стороны режущих кромок, а не со
стороны задней поверхности, что уменьшает выкрашивание твер-
дого сплава. Для контроля размеров ножей после шлифования
(заточки) применяют специальное приспособление, миниметр с
ценой деления 0,001 мм (измеряют высоту ножа) и инструмен-
тальный микроскоп (измеряют углы).
Одним из преимуществ рассматриваемых приспособлений яв-
ляется возможность получения требуемых боковых задних углов
ножей путем смещения пазов на величину а (рис. 59). Для рас-
чета этой величины необходимо знать следующие исходные дан-
ные: угол профиля ножа (угол исходного контура); задний
угол осо по вершинной режущей кромке ножа; задний угол а/гп по
боковым режущим кромкам ножа; высоту В ножа; толщину b
ножа; ширину t ножа; ширину Зд ножа в том месте, где лежит
расчетная точка боковой режущей кромки; высоту 'h\ от вершины
ножа до расчетной точки; расстояние Н от оси приспособления до
дна паза; расстояние С от осей отверстий для штифтов со сфе-
113
рическими опорными головками до отсчетного (второго) перед-
него торца приспособления; диаметр d сферической головки
опоры.
Зная перечисленные исходные данные, определяют
Рис 59 Схема для определе-
ния смещения пазов в приспо-
соблении для затачивания
твердосплавных ножей
tg aym cos а0 — sin а0 sin аб
cos а6
При получении значения tg ф<0
угол <р отсчитывают по часовой
стрелке от линии ОАХ. Чтобы не бы-
ло ошибки в выборе задаваемых уг-
лов as , которые должны быть по-
лучены при затачивании в проекти-
руемом приспособлении, расчет не-
обходимо производить относительно
точки, расположенной на боковой
режущей кромке вблизи вершины,
так как при положительном значе-
нии угла смещения <р наибольшая
величина а/ш получается у верши-
ны ножа. Такую точку необходимо
выбирать на высоте, соответствую-
щей заданной ширине Зд ножа по
делительной линии рейки фрезы или
на высоте точки перелома модифи-
цированного под шевер профиля
ножа.
Определив значение tg <р, нахо-
дят
а = tg а0 [ (В — 6tg”» + rf---fA cos а0 — cj + (н + —+2^д ) tg <р,
откуда
. а
tg ф = ------------------------------------------------- .
< l/p *tga0 + d \ if L *+5д \
tga0H В —---------— cosa0 — С J -f- (Я +------— )
Зная tgф по формуле
tga/m =
sin a0 sin a6 + tg <p cos a6
cos a0
находят значения ayw. При этом различные значения могут полу-
чаться только из-за возможных изменений следующих парамет-
ров исходных данных: as , В, t, 5Д, h\. Остальные параметры при-
менительно к конкретному приспособлению остаются постоян-
ными. Затачивание и шлифование по профилю зубьев червячных
фрез обеспечивают качество поверхностей, образующих режущие
кромки зубьев.
114
Твердосплавные червячные фрезы затачивают на универсаль-
но-заточных станках типа ЗА64Д, ЗВ642 алмазными кругами
формы АТ или А1Т [35]. Затачивание можно производить также
на полуавтоматических заточных станках 3660, ЗА662, А-62 (фир-
мы «Микрон») кругами формы А4Т.
Повторное затачивание выполняют в централизованном по-
рядке высококвалифицированные заточники. При этом необходимо
строго соблюдать порядок обмена затупленных фрез заточенны-
ми. Наилучшей формой централизованного затачивания для
сложных и дорогих режущих инструментов является система
принудительного затачивания. Качество принудительного затачи-
вания зависит от конструкции заточных станков, выбора харак-
теристик алмазных шлифовальных кругов и приемов затачивания.
Для затачивания острозаточенных червячных фрез в сборе во
ВНИИ разработана специальная установка, в которой боковые
режущие кромки при шлифовании по задним поверхностям по-
следовательно занимают положение на винтовой поверхности
основного червяка фрезы. Это обеспечивается применением точ-
ного эталонного червяка, имеющего осевой шаг, равный осевому
шагу затачиваемой фрезы. Задний угол боковых поверхностей
зависит от положения шлифовального круга в вертикальной
плоскости.
Метод затачивания острозаточенных червячных фрез в сборе
ликвидирует операции разборки и сборки фрезы в процессе пов-
торного затачивания, устраняет ошибки монтажа и неточности за-
тачивания ножей вне корпуса, позволяет упростить конструкцию
сборной червячной фрезы и повысить точность этих фрез до клас-
са А. Твердосплавные червячные фрезы с затылованными зубьями
затачивают на универсально-заточных станках без применения
сложных приспособлений и на полуавтоматах 3663, ЗА662 и др.
На точность затачивания фрез влияет способ их крепления на
станке. Базами должны быть те же поверхности, которые служат
для крепления инструмента на зубофрезерных станках. Червяч-
ную фрезу перед затачиванием устанавливают на коническую
оправку или цилиндрическую оправку с креплением гайкой. Бие-
ние фрезы на оправке не должно превышать 0,01 мм.
На универсалыю-заточных станках деление для затачивания
поверхности зубьев следующего ряда производится с помощью
упорки с базированием ее на боковую стенку паза корпуса
фрезы, так как пазы выполнены с высокой точностью по углу.
Твердосплавные фрезы затачивают на универсально-заточных
станках алмазными кругами формы АТ или АЧК диаметром
125—150 мм. Ширина алмазоносного слоя должна быть меньше
высоты затачиваемой поверхности зубьев, что предохраняет ре-
жущие кромки инструмента от завалов и обеспечивает равно-
мерный износ алмазоносного слоя. Круги с шириной алмазонос-
ного слоя 5 мм пригодны для затачивания фрез т= 1,54-10 мм.
При затачивании червячных фрез на полуавтоматических станках
типа 3663 используют алмазные круги А4Т 200—250 мм с алма-
115>
зоносным слоем на конической поверхности круга, а также круги
тарельчатой формы АТ. В случае применения кругов формы А4Т
ширина алмазоносного слоя должна быть равна высоте передней
поверхности зуба, т. е. для затачивания фрез каждого модуля не-
обходимы круги соответствующих размеров. Рекомендуется
применять алмазные круги на органической связке с алмазами
АСО, зернистостью 63/60—125/100, 100—150%-ной концентрации.
На универсально-заточных станках круг устанавливают парал-
Рис. 60. Приспособление для затачивания твердосплавных мелкомодульных
червячных фрез
дельно направлению продольного перемещения стола станка с
точностью 0,005—0,1 мм. Рабочую поверхность круга совмещают
с осью центров станка с помощью шаблона или по нониусу
поперечной подачи стола. Фрезу, установленную в центрах, по-
ворачивают до соприкосновения передней поверхности зубьев с
алмазоносным слоем круга. В этом положении упорку подводят
до соприкосновения с пазом корпуса.
Круговую подачу осуществляют микрометрическим винтом на
упорке, что необходимо для сохранения положения рабочей по-
верхности круга в плоскости оси центров и, следовательно, перед-
него угла, равного нулю.
Для затачивания твердосплавных мелкомодульных червячных
фрез шлифовальными кругами из синтетических алмазов на уни-
версально-заточном станке ЗА64Д используют приспособление
(рис. 60), установочная плита 1 которого имеет два паза для
крепления болтами к столу станка. Фиксирующими штифтами и
винтами к плите присоединены основание 2 и скоба 14. В верх-
ней части основания расточено отверстие под шпиндель 5. Быстро-
сменный упор 4 используют для точной установки алмазного
круга относительно передней поверхности затачиваемой фрезы.
На шпинделе закреплен точный делительный диск 3 с фиксирую-
щими штифтами 6 и рукояткой 7, с помощью которой шпиндель
116
вращают вокруг горизонтальной оси. Винтами 8 и штифтами дели-
тельный диск прикреплен к фланцу шпинделя. После поворота
положение шпинделя фиксируют клином 10. Из зацепления его
выводят с помощью пружины 9 и рычага 11. Зазор в кинематиче-
ской цепи приспособления устраняют гайкой 12 и винтом 13.
Для настройки приспособления упор 4 закрепляют на шпин-
деле 5 так, чтобы его базовая поверхность располагалась ради-
ально. Затем проводят стол с приспособлением к алмазному кругу,
блокируя поперечный суппорт заточного станка. Таким образом
устанавливают режущую поверхность круга относительно оси
шпинделя и затачиваемой фрезы. После снятия упора 4 на шпин-
дель помещают фрезу, переднюю поверхность зубьев которой под-
водят к рабочей поверхности круга и закрепляют фрезу. Подачу
на глубину резания осуществляют с помощью гайки 12. Деление
по окружности производят диском 3 и рычагом 11. Применение
этого приспособления обеспечивает высокую точность затачива-
ния фрез.
У червячных фрез т>1 мм кроме передней поверхности за-
тачивают также упрочняющую фаску шириной 0,3—0,5 мм под
передним углом —104—25°. Для этого ось центров смещают от-
носительно торца круга на величину, равную /?азшуф мм, где
/?а — наружный радиус фрезы, уф— передний угол фаски (при-
нимают абсолютную величину). Скорость резания при затачива-
нии фрез на универсально-заточных станках 15—25 м/с; круговая
подача 0,02—0,03 мм/дв. ход, скорость продольной ручной подачи
1,5—2,0 м/мин. Перед затачиванием червячных сборных затыло-
ванных фрез зубья в рабочей зоне, получившие значительный из-
нос, могут быть переставлены в крайние нерабочие ряды.
В зависимости от переднего угла упрочняющей фаски зубьев
твердосплавных затылованных фрез последовательность затачи-
вания может быть различной. У фрез с малыми передними углами
упрочняющих фасок (уФ = — 104—15°) сначала затачивают пе-
реднюю поверхность, а затем образуют фаску. Этот способ за-
тачивания прост, но при этом сокращается число переточек
вследствие образования упрочняющей фаски на задней поверх-
ности, не имеющей износа.
При значительном переднем угле фаски (уФ =—154 25°)
целесообразно сначала зубья заточить по фаске (до удаления сле-
дов износа по вершине зуба), а затем заточить переднюю поверх-
ность зуба под углом уо=О° До устранения следов износа на зад-
них боковых поверхностях и получения заданной ширины фаски.
При этом число допустимых переточек увеличивается, но несколь-
ко усложняется процесс затачивания. Продолжительность затачи-
вания фрез зависит от модуля, размеров гребенок, износа зубьев
и составляет 40—50 мин.
При затачивании сборных червячных фрез с зубьями из
сплавов Т15К6 кругами АЧК 125/100 Б1-100% удельный расход
алмазов 0,5—0,8 мг/г. Шероховатость обработанных поверхно-
стей 7?а=0,2 мкм.
117
Для затачивания твердосплавных червячных фрез алмазными
кругами за рубежом используют заточные станки А60, А62, фир-
мы Mikron (Швейцария), AGW-2306, GW-230, AGW-230 фирмы
Klingelnberg и AS-3V, AS-5V, AS-9V фирмы Карр (ФРГ), обес-
печивающие высокую точность и производительность обработки.
На этих станках при затачивании можно применять охлаждение.
Кроме обычного затачивания твердосплавных червячных
фрез эффективно применять глубинное затачивание алмазными
кругами на станках фирмы Карр AS-203 и AS-305. При износе
по задней поверхности зубьев 0,5 мм затачивание производят за
один рабочий ход. При этом способе применяют алмазный круг
АТ 150X3X3X32 зернистостью ДНО (по ДИН) на органической
связке 100%-ной концентрации. Затачивание осуществляют на
режимах шлифования: скорость стола упр=125 мм/мин, глубина
шлифования (поперечная подача) snOn=0,5 мм/ход, скорость
алмазного круга укр=23 м/с. При затачивании необходимо при-
менять охлаждение эмульсией при расходе 60 л/мин. При глу-
бинном способе затачивания достигается точность фрез класса
АА по ДИН 3968, шероховатость поверхности 7?z = 0,25 мкм,
производительность повышается в 8 раз. При затачивании необ-
ходимо следить за точностью окружного шага и формы передней
поверхности.
Параметры затачивания прецизионных фрез предварительна
контролируют на станках с помощью измерительных устройств с
индикаторами. Фрезы нормальной точности классов А и В конт-
ролируют накладными измерительными приборами. Удобны в ра-
боте также настольные измерительные приборы PNB-300 (фирмы
Klingelnberg) и WM-30 (фирмы Карр).
Окончательно отдельные параметры затачивания контроли-
руют после изготовления фрезы на специальных измерительных
приборах типа PWF-250 (фирмы Klingelnberg), Karl Zeiss (ГДР)
и Fette (ФРГ).
Шлифование по профилю зубьев затылованных червячных
фрез — Заключительная операция технологического процесса,,
после чего следует затачивание упрочняющих фасок по вершинам
зубьев, окончательная аттестация и упаковка инструмента. Шли-
фование по профилю осуществляют в две операции. При пред-
варительном шлифовании снимают основной припуск с задних по-
верхностей зуба, а при окончательном шлифовании достигаются
требуемые точность и шероховатость.
Кроме рекомендуемых моделей отечественных затыловочных
станков, указанных выше, для шлифования зубьев фрез по про-
филю можно применять шлифовально-затыловочные станки за-
рубежных фирм. На станках HSF-33A и HSF-33B фирмы Klingeln-
berg (ФРГ) можно использовать круги различной формы (диско-
вой, чашечной, пальцевой). Пальцевые и чашечные шлифоваль-
ные круги позволяют значительно уменьшить погрешности про-
филя и увеличить срок службы червячных фрез в результате полу-
118
чения точного шлифованного участка большой длины по задним
поверхностям зуба.
Из станков других фирм можно назвать следующие: шлифо-
вально-затыловочный Т-21 фирмы Mikron (Швейцария), резьбо-
шлифовальный GUS-B фирмы Linder (ФРГ) с затыловочным
суппортом, токарно-затыловочный UL-1 фирмы Akimoki (Япония)
с шлифовальным суппортом и проектором, универсальный токар-
но-затыловочный UHD-2 фирмы Reineker (ФРГ).
Технологическими особенностями изготовления твердосплав-
ных долбяков является прессование заготовок из твердого сплава
и обработка алмазными кругами. Заготовки монолитных долбя-
ков и твердосплавных зубчатых венцов получают из сплошных
колец с последующей механической обработкой в пластифици-
рованном виде до спекания. Твердосплавные заготовки зубьев
сборных долбяков получают 'в пресс-форме. После прессования
и спекания заготовки со стальными корпусами тщательно гото-
вят под пайку. Пайку венцов и отдельных зубьев производят
латунным припоем Л63, а для уменьшения термических напря-
жений в сплаве припоем ПСр40 в кольцевом индукторе на уста-
новке ТВЧ. После пайки производят отпуск и тщательно прове-
ряют отсутствие микротрещин в твердосплавных элементах. Ме-
ханическую обработку зубьев осуществляют алмазными кругами
(табл. 16). Типовой технологический процесс обработки долбя-
ков, имеющих сплошной, припаянный или закрепленный механи-
ческим способом твердосплавный венец, приведен в табл. 17.
Зубья сборного долбяка сначала обрабатываются по двум ба-
зовым поверхностям (операции I и II, см. табл. 16), а затем на-
бирают в стальной сепаратор долбяка, закрепляют с помощью
специального технологического кольца и шлифуют по коническим
поверхностям под углом 10° (операции III, IV) с двух сторон.
После выполнения этих операций сепаратор с зубьями и техно-
логическим кольцом устанавливают на корпус долбяка и за-
крепляют гайками, затем технологическое кольцо снимают.
Дальнейшую обработку долбяков всех конструкций производят
по задней и передней поверхностям, по профилю (операции
V—VIII).
Наиболее ответственной операцией является шлифование по
профилю зубьев долбяка. Дополнительно к содержанию табл. 16
(операция VII) следует указать, что черновую прорезку на
сплошных венцах (т= 1-4-2 мм) и предварительное шлифова-
ние зубьев на венцах (т = 2-нЗ мм) и зубьев сборных долбяков
(т = 3ч-6) целесообразно производить на зубошлифовальных
станках 5831 кругами формы А2П 20°. Чистовое шлифование по
профилю можно выполнять на зубошлифовальных станках 5А893
или 5892 алмазными кругами формы АТ.
Алмазные круги для шлифования долбяков изготовляют из
алмазов АСРМ зернистостью: для формы А2П 125/100—160/125
и для формы АП 50/40—100/80 на металлической МО13 [2] и
органической Б1 и других связках. Алмазные круги правят на
119
g 16. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных зубьев сборных долбяков алмазными кругами (укр 25 4-30 м/с)
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
идег> м/мин 5прод. м/мин snon» мм/дв. ход
I Установить зубья в кас- сету Шлифовать торец Т, выдержав размер в комплекте зубьев $ »| 1< ЗГ71М, ЗБ71МБ и др. Кассета, магнит- ная плита АЧК АСОМ 80/63— 100/80 Б1-100% — 1,5—2 0,01—0,02
Продолжение табл. 16
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
Удет» м/мин 5прод» м/мин Snon’ мм/дв. ход
II Установить зубья в при- способление С переустановкой шли- фовать поверхности П и С fi Оф в 'С ЗГ71М, ЗБ71МБ и др. Приспособление, калибр АПП АСОМ 80/63— 100/80 Б1-100% — 2—3 0,5—1 при / 0,005:- 4-0,015 мм
III Собрать зубья с сепа- ратором с помощью тех- нологического кольца, ни ) <(}• 312П, 31 ЮМ, 310П Технологическое кольцо, оправ- ки, калибр 10° АПП АСОМ 80/63— 100/80 20—60 0,5—1 —
установить на оправку Шлифовать поверх- ность Е, выдержав угол 10° ’U и др. Б1-100%
1 / /
IV Переустановить Шлифовать поверх- ность Г, выдержав угол 10э шо 312П, 31 ЮМ, 310П и др. Технологическое кольцо, оправ- ка, калибр 1(Г АЧК АСР 80/63— 100/80 МС6-100% 20—60 Вруч- ную —
^,2^
Продолжение табл. 16
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
Удет> м/мин 5прод. м/мин snon» мм/дв. ход
V Собрать сепаратор с корпусом, установить на оправку Шлифовать наруж- ные поверхности зубьев, выдержав диа- 1U, 312П, 3110М, 310П и др. Оправка, штан- генциркуль АПП АСОМ 80/63— 100/80 Б1-100% 20—60 1—1,5 —
VI метр da и задний угол 6° Переустановить долбяк на оправку Шлифовать переднюю поверхность М, вы- держав угол 5° Ц) 1 г ЗА64Д, ЗА64М Оправка, уни- версальное приспособление, угломер АПП АСОМ 63/50— 80/63 Б1-100% — 2-3 0,01—0,02
\й. к. _ _ о. год
о о М\ Ml
ijj
7777777 *7777777 -
Продолжение табл. 16
№ опера- ции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
5дет« м/мин 5прод> м/мин snon» мм/дв. ход
VII VIII Установить долбяк на оправку Шлифовать зубья по профилю с переуста- новкой с двух сторон предварительно Шлифовать зубья по профилю, оконча- тельно выдержав раз- мер зуба S Установить долбяк на оправку Шлифовать фаску на передней поверхности, выдержав угол 10° 5192А, 5823 ЗА64Д, 3X6 4М Оправка, дели- тельный диск, эвольвентный кулак, зубомер, эвольвентомер Оправка, уни- версальное приспособление, угломер АТ АСРМ 80/63 Б1-100% АТ АСМ 50/40 Б1-100% АПП АСМ 50/40 Б1-100% 20—60 0,5-1 0,002—0,003
17. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных долбяков алмазными кругами (укр_25ч-30 м/с)
Ко опера- ции Операция и переход Эскиз обработки Станок Приспособление и и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
Удет> м/мин 5прод> м/мин snon> мм/дв. ход t, мм
I Закрепить долбяк в раз- резную втулку Шлифовать поверх- ность Г Шлифовать отверстие до размера d Шлифовать техноло- гическую фаску ши- риной а Vs 0,20/ М2-1 312П, 31 ЮМ и др. Трехкулачковый патрон, разрез- ная втулка, калибр АЧК АСОМ 63/50— 80/63 Б1-100% АПП АСОМ 63/50— 80/63, Б1-100% 20—40 1 — 1,5 0,001 — 0,002
0,1(Ю.
Продолжение табл. 17
Ко опера- ции Операция и переход Эскиз обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
удет> м/мин 5прод. м/мин snon> мм/дв ХОД t, мм
II III Установить долбяк на магнитную плиту Шлифовать поверх- ность Е до размера b Установить долбяк на оправку Шлифовать поверх- ность Л .JT. ЗГ71М, ЗБ71МБ и др. 310П, зюм, 312П, ЗА 130 и др. Магнитная пли- та, прижимные планки, штан- генциркуль Оправка, штангенциркуль АПП АСОМ 63/50 Б1-100% АПП АСОМ 80/63— 100/80 Б1-100% — 1,5—2 1,5-2 0,5—1 0,001 — 0,002 0,0025
IV Установить долбяк на оправку Шлифовать наруж- ную поверхность зубьев, выдержав размер da и угол 6J 0,20/ -4 " » 310П, зюм, 312П, 3A130 и др. То же АПП АСОМ 80/63— 100/80 Б1-100% 20-60 1 — 1,5 — 0,005
Продолжение табл. 17
№ опера- ции Операция и переход Эскиз обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
°дет» м/мин 5прод. м/мин snon, мм/дв. ход t, мм
V Установить долбяк на оправку Шлифовать переднюю поверхность М, вы- держав угол 5° ЗА64Д, 3A64M Оправка, уни- версальное при- способление, угломер АПП АСОМ 50/40— 63/50 Б1-100% — 1—2 0,005— 0,01 —
VI Установить долбяк на оправку Шлифовать с пере- установкой по про- филю зубьев с двух сторон предваритель- но Шлифовать по про- филю зубьев оконча- тельно, выдержав толщину Sno зуба на do X 5892A, 5823 Оправка, дели- тельный диск, эвольвентный кулак, зубомер, эвольвентомср АТ АСРМ 80/63 Б1-100% АТ АСОМ 50/40 Б1-100% — — — 0,005 0,001 — 0,0013
VII Установить долбяк на оправку Шлифовать фаску на передней поверхности, выдержав угол 10° 7 х I ЗА64Д, ЗА6Л.М Оправка, уни- версальное приспособление, угломер АПП АСОМ 50/40 Б1-100% 20—60 0,5—1 0,002— 0,001
станке с применением специального шлифовального приспособ-
ления.
Рассмотренный технологический процесс обработки твердо-
сплавных долбяков алмазными кругами обеспечивает получение-
долбяков класса В по ГОСТ 9323—60 с шероховатостью поверх-
ности зубьев /?а=0,1н-0,2 мкм.
Заготовки твердосплавных поворотных режущих пластинок,
^применяемых на зуборезных головках для нарезания конических
колес с круговыми зубьями, изготовляют прессованием смеси
твердого сплава в многоместной пресс-форме. После спекания
пластинки шлифуют на плоскошлифовальном станке кругами из
синтетических алмазов. Типовой технологический процесс обра-
ботки режущих пластинок приведен в табл. 18.
Для обеспечения минимальных затрат на регулировку голо-
вок режущие пластинки необходимо изготовлять с высокой сте-
пенью точности в пределах комплекта на зуборезную головку
(12 шт.). Это достигается одновременным шлифованием всего-
комплекта пластинок алмазными кругами на плоскошлифоваль-
ном станке в специальном многоместном приспособлении. При-
способление имеет три съемные упорные планки. При шлифова-
; нии рабочих поверхностей пластинок снимаются соответствую-
(щие прижимные планки. Две опорные площадки приспособления
наклонены к основанию под углом, равным профильным углам
* пластинки. Боковые опорные площадки расположены перпен-
Jдикулярно основанию.
< Размеры резцов с напаянными твердосплавными пластин-
ками соответствуют размерам резцов из быстрорежущей стали-
" Р18. Резцы имеют затылованные боковые и вершинные задние
поверхности для обеспечения постоянства профиля после пере-
тачивания. Державку резца изготовляют из сталей 40Х пли 45,
твердосплавные пластинки припаивают к державке вдоль задней
поверхности латунью. Типовой технологический процесс шлифо-
вания твердосплавных затылованных напайных резцов приведен
в табл. 19. Поверхности резцов шлифуют на плоскошлифовальных
станках при установке резцов на магнитную плиту. Напаянные
резцы затылуют на универсально-круглошлифовальных станках
в специальном приспособлении, в котором закрепляется комплект,
состоящий из 16 резцов. Резцы устанавливают в корпусе приспо-
собления под углом, необходимым для образования задних уг-
лов при работе головки. Это осуществляется при радиальном
sre и тангенциальном sti смещении резцов при установке их в
приспособлении. Смещения
где D — диаметр и I — базовое расстояние наружных или внутрен-
них резцов; а/ — задние углы на боковых поверхностях.
127
№
операции
I
18. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных поворотных режущих пластинок
для чистовых зуборезных головок кругами из алмазов АПП 250x10x5x75 АСОМ 80/63—100/80 Б1 -100%
на станках 372Б, ЗГ71М, ЗБ1МБ и др. (укр—25 = 30 м/с; /=0,01=0,02 мм)
Операция и переход
Уложить пластинки на маг-
нитную плиту станка
Шлифовать поверхность Ж
Переустановить плас гинки
Шлифовать поверхность 3,
выдержав размер 7,5~о’о2
Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Режим шлифования
snp, м/мин snon* мм/дв ход
Магнитная плита, при- жимные планки, микрометр 2-5 0,5—1,6
L_^ 1, Магнитная плита, при- жимные планки, микрометр, угломер, микроскоп, инди- катор, спецприспособление 1,5—2 0,5—1
Продолжение табл. 18
Зак.
№ операции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Режим шлифования
«пр. м/мин snon’ мм/дв. ход
II Установить пластинки в при- способление Шлифовать торцы пласти- нок, выдержав размер 60 1 1 ом То же 1,5-2 0,5-1
Шлифовать поверхность Б как чисто ll 0,20г » 1,5—2 0,5-1
Шлифовать поверхность А под углом 17°40' ±2', вы- держав размер 11,5 + 0,05 1 k » 1,5-2 0,5-1
Продолжение табл. 18
CO
о
Режим шлифования
Ко операции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент snp, м/мин snon’ мм/дв. ход
Шлифовать поверхность В под углом 22'20' ±2', вы- держав размер 9 + 0,01 Ц 0,100/ 1 оу\ Магнитная плита, специ- альное приспособление, мик- роскоп, индикатор 1,5—2 0,5-1
III Переустановить пластинки в приспособление Шлифовать поверхность Д, выдержав размер 18+0,012 То же 1,5—2 0,5-1
Шлифовать поверхность Г под углом 22°20' >2', выдер- жав размер 11,5+0,01 и 9 + ±0,01 1 с оМ >ХК о\ X Магнитная плита, специ- альное приспособление, мик- роскоп, индикатор 1,5-2 0,5—1
Продолжение табл. 18
№ операции Операция и переход Схема обработки Приспособление и измерительный инструмент Режим шлифования
8пр, М/МИН snon’ мм/дв. ход
Шлифовать поверхность Е под углом 17°40' +2', выдер- То же 1,5—2 0,5—1
жав размер 9 ±0,01 и ±0,01 11,5± /То
IV Заточить радиусы на пластинки, выдержав станках ЗА64М, ЗА64Д, ми ЛЧК 150X10X32 80/63—100/80 Б1-1000/ ь'кр^ЗО-ь 35 м/с торцах 7?1 на круга- АСОМ о при Подручник, шаблон Рух шая
нп*
ю
19. Типовой технический процесс шлифования твердосплавных затылованных резцов для чистовых зуборезных головок
№ опе- рации Операция и переход Схема обработки Станок Приспособле- ние и изме- рительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
о я" О. о* зпр. м/мин snon’ мм/дв. ход ми ‘;
I Шлифовать опорные поверхности ЗГ71 Магнитная плита, прокладки ЭБ СМ 1—СМ2 М40—25 0250 мм 30—40 6-15 8-16 0,02-0,04
Продолжение табл. 19
№ опе- рации Операция и переход Схема обработки Станок Приспособле- ние и изме- рительный инструмент Характеристика круга о s" Р< Режим X X 2 S о. с со s ! ПОП’ 1 мм/дв. ХОД „ со ания 2 2
II III IV Шлифовать узкие по- верхности державки с двух сторон Шлифовать вершины резцов Шлифовать резцы по наружным и внутренним поверхностям под соот- ветствующими углами J 1 V? „й ум> ЗГ71 ЗГ71 3A130 То же Приспособле- ние » ЭБ СМ 1—СМ2 М40-25 0250 мм АПП 250x10x5x75 АСОМ 80/63—100/80 Б1-Ю0% АПП 300x15x5x127 АСОМ 125/100 Б1-100% 30-40 25-30 25-30 6-15 2-4 2-4 8—16 0,5-1 0,5-1 0,02-0,04 0,01-0,02 0,01-0,02
Продолжение табл. 19
№ опе- рации Операция и переход Схема обработки Станок Приспособле- ние и изме- рительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
О/W snp, М/МРН snon’ мм/дв. ход t, мм
V Заточить переднюю поверхность: при изготовлении но- вых резцов при перетачивании 4W •Iw, •w, Специаль- ный заточный станок 3666 Приспособле- ние Зуборезная головка АПП 300x15x5x127 АСОМ 80-63 Б1-100% АПУ 300х20х60Рх 127 АСОМ 80/63 Б1-100% 25-30 25-30 2—4 2—4 0,5-1 0,5-1 0,01-0,02 0,01—0,02
Угол рабочего профиля резцов устанавливают поворотом пе-
редней бабки станка, а контролируют с помощью микроскопа.
Задние боковые наружные поверхности резцов шлифуют кругами
формы АПП с наружным диаметром 250—300 мм, марки АСОМ,
зернистостью 100/80—125/100 и 50/40 (для доводки), 100%-ной
концентрации на органической связке Б1.
Шлифование внутренних поверхностей резцов производят в
том же приспособлении алмазным кругом формы АПП с наруж-
ным диаметром 50—125 мм (в зависимости от размеров головки)
аналогичных характеристик. При затыловании твердосплавных
резцов повышенной точности на затыловочном станке 5974 при-
меняют специальные алмазные круги с широким алмазоносным
слоем следующей характеристики: АПП 50X40X3X16 АСР
200/160 МО4 (или МВ) — 100%. Для окончательной обработки
используют алмазные круги на органической связке Б1, зерни-
стостью 50/40. В этом случае так же, как и в предыдущем, необ-
ходимо применять охлаждение.
Твердосплавные резцы затачивают по передней поверхности
на плоскошлифовальном станке в специальном приспособлении
алмазными кругами АПП 300—200X10X3X75 АСО 100/80 и
151-100%.
Твердосплавные головки перетачивают на заточном автомате
3666 специальными алмазными кругами АПУ 300X18X3X60X127
АСО 125/100 Б1-100 % с охлаждением.
Ножи с напаянными твердосплавными пластинками остроза-
точенных зуборезных головок шлифуют по задним поверхностям
на круглошлифовальном станке в приспособлении такой же кон-
струкции, какую используют при шлифовании ножей червячных
острозаточенных фрез.
Твердосплавные зубострогальные резцы для нарезания зубьев
конических прямозубых колес по конструкции являются одним
из простых зуборезных инструментов. Режущие кромки резцов
прямолинейные, а передние и задние поверхности плоские, что
и определяет сравнительно простую обработку таких резцов. Ти-
повой технологический процесс обработки резцов алмазными
шлифовальными кругами приведен в табл. 20.
Резцы обрабатывают в основном на плоскошлифовальных
станках кругами формы АПП на металлической (для черновой
обработки) и бакелитовой (для чистовой обработки) связках.
Сопряжение главной и вспомогательной режущих кромок обра-
зуется на плоскошлифовальных станках специальными фасонны-
ми кругами, полученными из кругов формы АПП на органической
связке Б1 путем шлифования на алмазоносном слое кольцевой
канавки требуемого профиля. Резцы затачивают по передней по-
верхности алмазными кругами формы АЧК на универсально-за-
точных станках в тисках, устанавливаемых под разными углами
относительно торцовой поверхности алмазного слоя круга. Режим
затачивания и характеристику алмазного круга выбирают таки-
135
~ 20. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных зубострогальных резцов алмазными кругами
& на станках ЗГ71М, ЗБ71МБ и др. (приспособления— магнитные призмы)
№ операции Операция и переход Схема обработки Характеристика круга Режим шлифования U=0,01-гО,02 мм)
икр' м''с 5прод’ м/мин snon’ мм/дв. ход
I Установить резец на магнит- ную призму Шлифовать поверхность А m Ц у К Ф ф Ф ДПП 250X10X3X75 АСР 80/63 МО4-100% 25—30 1,5—2 0,5 ручная
Продолжение табл. 20
№ операции Операция и переход Схема обработки Характеристика круга Режим шлифования (/=0,01ч-0,02)
W м/с 5прод’ м/мин 5 поп’ мм/дв. ход
II Установить резец на магнит- ш 1/ АПП 250X10X3X75 25—30 1,5—2 0,5
ную призму АСР 80/63 МО4-100% ручная
Шлифовать поверхность С
1 ф ф |
III Установить резец на магнит- АПП 250X10X3X75 25-30 1,5-2 0,5
ную призму АСР 80/63 МО4-Ю0% ручная
Шлифовать поверхность Д ф ф ф
IV Установить резец на магнит- АПП 250x10x3x75 25—30 1,5—2 0,5
ную призму J \ АСР 80/63 МО4 (илиМВП- ручная
Шлифовать поверхность Б ~фу 1 ф -100%
ф
Продолжение табл. 20
№ операции Операция и переход Схема обработки
V Установить резец на магнит-
ную призму
Шлифовать поверхность по
радиусу rL
VI Установить резец на магнит-
ную призму
Шлифовать переднюю по-
верхность
Характеристика круга Режим шлифования (f=0,014-0,02)
°КР- м/с впрод’ м/мин snon’ мм/дв. ход
АПП 250x10x3x75 АСОМ 100/80 БЫ00% 15—20 5—10 0,5—1
АТ 125X5X1,5X32 АСОМ 100/80—160/125 Б1-100% 15—20 5-10 0,5—1
ми, чтобы обеспечить необходимое качество заточенных поверх-
ностей.
Твердосплавные дисковые зуборезные фрезы предназначены
для черновой обработки зубчатых колес и имеют прямолинейные
режущие кромки. Твердосплавные дисковые зуборезные фрезы
выполняют цельными (мелкомодульные) и сборными (крупно-
модульные) .
У цельнотвердосплавных фрез шлифуют посадочное отвер-
стие, торцы, наружное и боковые поверхности, а также затачи-
вают переднюю и заднюю поверхности. Затачивание производят
на универсально-заточных станках при режимах, указанных в
технологическом процессе, приведенном в табл. 21.
Сборные твердосплавные дисковые зуборезные фрезы обра-
батывают аналогично обработке дисковых трехсторонних фрез;
зубья фрез обрабатывают отдельно от корпуса и затачивают пос-
ле сборки, если фрезу затачивают в сборе. По другому варианту
технологического процесса ножи (зубья) до сборки с корпусом
не обрабатывают (чаще используют первый вариант технологи-
ческого процесса).
Пальцевые фрезы, предназначенные для нарезания прямозу-
бых цилиндрических колес, работают по методу копирования и
профиль такой фрезы одинаков с профилем впадины между
зубьями нарезаемого колеса. Они могут быть оснащены твердо-
сплавной коронкой или отдельными твердосплавными пластинка-
ми, напаянными на зубья фрезы. Обработка твердосплавных
пальцевых (модульных) фрез алмазными кругами аналогична
абразивной обработке пальцевых фрез из быстрорежущей стали.
Наиболее ответственной операцией, определяющей биение режу-
щих кромок фрезы и, следовательно, ее стойкость является зата-
чивание передних поверхностей профильной части, которую про-
изводят на универсально-заточных станках ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642
и других при режимах, указанных в технологическом процессе.
Типовой технологический процесс обработки пальцевых фрез при-
веден в табл. 22.
Основными операциями изготовления твердосплавных шеве-
ров, определяющими их работоспособность, являются шлифова-
ние посадочных и рабочих поверхностей зубьев до установки их
в корпус и шлифование профиля шевера в сборе [22].
При изготовлении твердосплавных зубьев шеверов мелкими
сериями посадочные и рабочие поверхности шлифуют на плоско-
шлифовальных станках в одноместных и двуместных приспособ-
лениях простой конструкции с ручным закреплением обрабаты-
ваемых зубьев. Для шлифования посадочных и рабочих поверх-
ностей зубьев шеверов при их серийном изготовлении используют
многоместные приспособления с механизированным закреплением
обрабатываемых зубьев. Обработку твердосплавных шеверов в
сборе производят по типовому технологическому процессу
(табл. 23). До обработки зубья сортируют по высоте, толщине и
длине на группы с разницей в размерах не более 0,1 мм.
139
о
21. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных дисковых фрез алмазными кругами
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
.о SB & нии/и ‘VodnS snon’ мм/дв. ход
I Установить фрезу на оправку Заточить фрезу по передним поверхностям ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625, 3625 и др Делительное приспособление, оправка АТ 125Х5Х XI, 5X32 АСОМ 100/80— 160/125 Б1-100% 15—20 2—3 0,05— 0,06
Продолжение табл. 21
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
s' р. НИН/И ‘V°dns snon’ мм/дв. ход
II Шлифовать боковую поверх- ность А, выдер- живая угол 20° Переустановить фрезу Шлифовать боковую поверх- ность Б ( Jw 1 —*** 312М, ЗА 130, ЗА153У, ЗВ151, ЗБ161 и др. Оправка, универсальное приспособление, угломер АПП 150X10X3X32 АСР 100/80-125/100 МО4 (или МВ1)-100% 30—40 при Ж ч-ЗО м/мин 0,5—1 0,01— 0,02
III Установить оправку в центрах Шлифовать по наружной поверхности, выдерживая толщину зуба Я То же Оправка АПП 150X10X3X32 АСР 100/80—125/100 МО4-100& То же 0,5—1 0,01— 0,02
VqJ-KqJ та
Продолжение табл. 21
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
W “/с 5прод- м/мин snon’ мм/дв. ход
IV Заточить фрезу с переустановкой по задним боковым поверхностям, оставляя ленточку не более 0,05 мм (Ж — у* ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625, 3625 и др. Делительное приспособление, оправка АПП 150x10x3x32 АСР 80/63—100/80 МО13-Ю0% 15—20 при t= =0,01 мм 2—3 —
1Г>
V Заточить по задним поверхностям вершины зубьев ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625, 3625 и др. То же АЧК 125x5x3x32 АСР 80/63—100/80 МО13-Ю0% 15-20 2—3 0,03— 0,05
Продолжение табл. 21
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление и измерительный инструмент Характеристика круга Режим шлифования
о s' Р, О* ник/к ‘Vodus snon’ мм/дв. ход
VI Заточить по задним поверхностям переходные фаски /7/ \v > А ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625, 3625 и др. Делительное приспособление, оправка АЧК 125X5X3X32 АСР 80/63—100/80 МО13-100% 15—20 2—3 0,03— 0,05
VII Заточить упрочняющие фаски по П( ред- ким поверхностям у вершины зуба, выдерживая ширину и отрицательный угол ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625, 3625 и др- То же АЧК 125X5X3X32 АСО 50/40—63/50 Б1-100% 30—25 2-3 0,01— 0,02
22. Типовой технологический процесс обработки твердосплавных пальцевых модульных фрез алмазными кругами
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
э/н ‘d>Ia нии/и snon’ мм/дв. ход
I Установить фрезу на оправку; заточить передние поверхности ^^7 ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625, 3625 и др. Делительное, оправка АТ 125x5x1,5x32 АСОМ 100/80—160/125 Б1-100% 15—20 2—3 0,05— 0,06
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
к' Р< , . Vodn HHW/W snon’ мм/дв. ход
II Шлифовать профиль фрезы О 312М, ЗА 130, ЗА153У, ЗВ151, ЗБ161 и Др. Специальное копировальное А5П 125X8XR4 АСВ 100/80—125/100 МСб-150% 30—40 при удет— = 204- 4-30 м/мин 0,5-1 0,01 — 0,02
III Заточить задние поверхности профильной части ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625 и др. Делительно-ко- пировальное А5П 125X8XR4 АСВ 100/80—125/100 МСб-150% 15—20 2-3 0,03— 0,05
Продолжение табл. 22
№ операции Операция и переход Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
О s’ а НИИ/Н ‘Wodus snon’ мм/дв. ход
IV Заточить задние поверхности по торцу ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625 и др. Делительное АЧК 125X5X3X32 АСР 80/63-100/80 МО13-100% 15—20 2—3 0,03— 0,05
V Заточить задние поверхности по переходным радиусам ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗБ625 и др. » АПП 150X10X3X32 АСР 80/63—100/80 МО13-Ю0% 15—20 2—3 0,03— 0,05
23. Типовой технологический процесс обработки сборных твердосплавных шеверов алмазными кругами
(для операций I—III, $поп=0,5-ь1 мм/дв. ход)
№ операции Наименование операций и переходов Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
и ~s р< X р 5прод’ м''мин t, мм
I Закрепить зубья в приспособлении Шлифовать поверхность А головки зуба и основание Б зуба с переустановкой ЗБ71М, 372Б и др. Многоместное1 АПП АСО 100/80—125/100 БЫ00% 15—20 5—10 0,Ol- О.02
Продолжение табл. 23
Оо
№ операции Наименование операций и переходов Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
°кр- м'с 5прод- и/мин t, мм
II III Установить зубья в приспособлении Шлифовать торцовые поверхности В и Г, выдержав углы и распределив припуск на обе стороны равномерно Установить зубья в приспособление Шлифовать боковые поверхности Ди Е хвостовика, распределив припуск на обе стороны равномерно и выдержав необ- ходимые размеры pg ^fl — JU I J J ЗБ71М, 372Б и др. ЗБ71М, 372Б и др. АПП АСО 100/80—125/100 Б1-100% » Многоместное АПП АСО 80/63 Б1 —100% 15—20 15—20 5—10 5—10 0,01 — 0,02 0,01 — 0,02
Продолжение табл. 23
1 № операции Наименование операций и переходов Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
~2 о. j , .tfodn ' hhw/w ‘ S t, мм 1
IV V Установить зубья в корпусе Шлифовать профиль зубьев предварительно, оставив припуски 0,15 мм по толщине зуба Установить зубья в приспособлении Шлифовать канавки с обеих сторон с переустановкой, выдержав необходимую глубину, шаг и ширину канавок Йй -’-*1 5А831 ЗБ71М, 3725 и др. Оправка, технологический корпус, приспособление для правки Многоместное А2ПХ4О0 АСО 125/100 Б1-100% или А2ПХ 40° АСП 100/80 М1-50 % АОК АСР 100/80 Ml-150% 25—35 или 15—20 20—25 0,5—1 или 1—1,5 1-1,5 0,02— 0,03 или 0,03— 0,06 0,0025— 0,005
г 1
Г _ - 1, ‘т - —I1 t
Продолжение табл. 23
№ операции Наименование операций и переходов Схема обработки Станок Приспособление Характеристика круга Режим шлифования
э/и 5прод* м/мин t, мм
VI VII Установить зубья в корпус шевера Шлифовать шевер по наружной поверхности Установить шевер на оправку Шлифовать профиль зубьев окончательно, выдерживая размеры и технические требования по чертежу С cafj тшп 312М, ЗБ151 и др. 5892А, 5893, 5А893 и др. Оправки Оправки, приспособление для правки АПП АСО 125/100 Б1-100% АТ АСО 80/63 Б1-100 % 25—30 25—30 0,5— 1,5 5-10 0,0025— 0,05 0,0025— 0,0С5
Все поверхности зубьев (кроме эвольвентных) шлифуют на
«плоскошлифовальных станках типа ЗБ71М алмазными кругами
формы АПП зернистостью АСО 100/80—125/100 на органической
или металлической связке 100 %-ной концентрации. Предвари-
тельное шлифование производят на зубошлифовальных станках
5831, 5А831 и др., работающих двусторонним кругом формы А2П
методом обкатки, с установкой зубьев в технологический корпус
или приспособление.
Для предварительного шлифования профиля зубьев твердо-
сплавных шеверов разработана конструкция кругов формы А2П
с шириной алмазоносного слоя, соответствующей высоте шлифуе-
мых зубьев. При предварительном шлифовании профиля зубьев
рекомендуется оставлять припуск на окончательное шлифование
по толщине зуба в пределах, указанных ниже.
Модуль шевера, мм . До 3 3,5—4,5 5,0—6,0 6,5—8 Выше 8
Припуск по толщине
зуба, мм....... 0,12—0,18 0,15—0,25 0,2—0,3 0.25—0,35 0,35—0,45
Предварительное шлифование зубьев можно осуществлять
кругами как на металлической связке с алмазами АСР, так и
на органической связке с алмазами АСО. Предварительное ал-
мазное шлифование зубьев на станках 5А831 и других производят
с охлаждением. Алмазные круги формы А2П для предваритель-
ного шлифования профиля зубьев шеверов правят перед установ-
кой на зубошлифовальный станок и периодически в процессе
шлифования для восстановления точности рабочего профиля.
Стружечные канавки можно прорезать до предварительного шли-
фования профиля зубьев или после него набором кругов формы
АОК на металлической связке Ml. Алмазные круги набирают на
специальную оправку в количестве и с шагом, соответствующими
количеству и шагу стружечных канавок шевера. Ширину алмазо-
носного слоя круга выбирают в зависимости от требуемой ши-
рины стружечной канавки. Перед установкой в корпус каждый
зуб контролируют с помощью приборов и инструментов.
Контролируемый параметр
Состояние поверхности (наличие
трещин, забоин, сколов, раковин и
т. д.)
Линейные размеры зуба
Угловые размеры зуба
Шероховатость поверхности
Глубина и ширина канавок
Приборы и инструменты для контроля
Лупа бинокулярная с 24-кратным
увеличением
Микрометр рычажный, микрометр
гладкий, штангенциркуль, предельные
калибры
Микроскоп УИМ-21, угломер,
угловые шаблоны
Эталоны-образцы шероховатости
поверхности, профилографы-профило-
метры
Шаблоны
При контроле зубьев выборочно проверяют их твердость на
твердомере с алмазным конусом по шкале HRA при нагрузке
151
50 кгс. Значения контролируемых параметров не должны превы-
шать допускаемых по техническим условиям и чертежу.
После установки и закрепления твердосплавных зубьев в кор-
пусе шевера зубья шлифуют по наружной поверхности на кругло-
шлифовальном станке и окончательно шлифуют рабочую часть
зубьев.
Окончательное шлифование по профилю является наиболее
ответственной операцией в технологическом процессе изготовле-
ния твердосплавных шеверов, а также основной операцией при
их перетачивании.
Шлифование производят на зубошлифовальных станках
5892А, 5893, 5А893 и др., работающих односторонним тарельча-
тым кругом методом обкатки.
При выборе размеров алмазных зубошлифовальных кругов
следует руководствоваться следующими рекомендациями: диа-
метр круга выбирают наибольшим, допускаемым конструкцией
станка; ширина В алмазоносного слоя круга должна быть доста-
точной для обработки профиля зуба шевера малых, средних и
крупных модулей
Модуль, мм.................. 2,5 2,75—3,25 3,5—5,5 6—7 8—10
Ширина алмазоносного слоя круга, мм 8 10 16 20 25
Толщина алмазоносного слоя круга, которую выбирают в за-
висимости от ширины впадины между зубьями инструмента, по
окружности впадины должна быть наибольшей и обеспечиваю-
щей свободный выход круга при шлифовании. Чистовое зубошли-
фование твердосплавных шеверов производят кругами с алмаза-
ми АСО или АСР на связках Б1, Б2 и ТО2. Такие круги отлича-
ются высокой режущей способностью и производительностью,
позволяют получить минимальную шероховатость обработанной
поверхности и могут работать без охлаждения. Для достижения
шероховатости поверхности зубьев 7?а = 0,2 мкм рекомендуется
применять круги зернистостью 80/63—50/40, а для достижения
Ra = 0,1 мкм круги меньшей зернистости.
Чистовое шлифование рекомендуется производить на скоро-
стях резания 30 м/с для зубьев из сплавов ТК и 35 м/с для
зубьев из сплавов ВК при глубине шлифования 0,0025—0,005 мм,
продольной подаче 5—10 м/мин и поперечной подаче 0,5—1 м/мин
В конце обработки осуществляют выхаживание.
При зубошлифовании достигается точность параметров шеве-
ров по классам В и А по ГОСТ 8570—57, шероховатость боковых
поверхностей зубьев Ra = 0,14-0,2 мкм.
Среди инструментальных зубошлифовальных станков наиболее
известен станок SRS 400 фирмы Karl Hurth. Станок предназна-
чен для шлифования профиля зубьев шеверов и долбяков т =
= 1-4-12 мм диаметром 70—350 мм с углом наклона зубьев
±35°. Шлифовальный круг диаметром 760 мм обеспечивает точ-
ную обработку деталей с шириной зубчатого венца до 40 мм.
152
КОНТРОЛЬ ИНСТРУМЕНТОВ
Качество и точность изготовления зуборезного инструмента
регламентируются ГОСТами. ГОСТы определяют также структу-
ру контрольных проверок зуборезного инструмента. Наиболее
сложным инструментом являются червячные фрезы.
Чтобы иметь представление о точности изготовления новой
фрезы, не обязательно контролировать все ее элементы. Доста-
точно осуществить одну из трех, предусмотренных ГОСТ 9324—60
проверок, включающих 8—11 параметров. Прежде всего необхо-
димо контролировать линию зацепления или расположение режу-
щих 'кромок по винтовой поверхности фрезы. Существует несколь-
ко конструкций измерительных приборов для полного или частич-
ного контроля червячных фрез.
Универсальный измерительный прибор БВ-5005 служит для
контроля червячных фрез классов точности АА (ГОСТ 9324—60)
с т= 1,5-Ь20 мм и наибольшим диаметром 250 мм. Прибор вос-
производит на шести оборотах фрезы теоретическую винтовую
линию, с которой сравнивают действительную винтовую линию
фрезы. Кроме того, он позволяет измерить любой параметр чер-
вячных фрез.
Для контроля мелкомодульных червячных фрез по ГОСТ
10331—63 предназначен универсальный прибор БВ-1025. На при-
боре контролируют червячные фрезы т = 0,3-ь-2 мм диаметром
20—100 мм класса точности АА.
Для контроля фрез по ГОСТ 9324—60 существует прибор
БВ-1025. На приборе контролируют фрезы диаметром 40—270 мм
и т —1-7-20 мм. Существуют также приборы зарубежных фирм:
PWF-250 фирмы Klingelnberg (ФРГ), народного предприятия
Karl Zeiss (ГДР), фирмы Samputensili (Италия) и др.
Для комплексного контроля точности твердосплавных червяч-
ных фрез можно применять специальные приборы, на которых
измеряют погрешности зацепления винтовой линии, расположе-
ния режущих кромок и профиля в различных сечениях. Эти при-
боры обеспечивают высокую точность измерений; они производи-
тельны, надежны и просты в эксплуатации.
К паспортам фрез целесообразно прикладывать ленты с ре-
зультатами записей измеренных отклонений. При отсутствии
специальных приборов точность изготовления червячных фрез
может быть проверена с помощью микроскопа, индикаторных при-
боров и т. д.
Дисковые и пальцевые модульные фрезы для чернового зубо-
фрезерования контролируют универсальными средствами контро-
ля или с применением специальных приспособлений.
При окончательном контроле твердосплавных шеверов прове-
ряют качество и состояние рабочих поверхностей зубьев, изме-
ряют точность основных параметров шевера и точность посадоч-
ного отверстия. Основные параметры шевера на соответствие
нормам точности измеряют зубоизмерительными инструментами
и приборами.
153
Контролируемый параметр
Прибор и инструмент
Состояние рабочих поверхностей,
наличие трещин, раковин, пузырей,
выкрашивания и др.
Шероховатость поверхности
Наибольшая разность двух сосед-
них окружных шагов
Накопленная погрешность окруж-
ного шага
Радиальное биение зубчатого венца
Направление зуба
Отклонение основного шага
Торцовое биение относительно оси
отверстия
Отклонение диаметра окружности
выступов
Отклонение профиля
Толщина зуба
Диаметр посадочного отверстия
Лупа
Эталоны сравнения
Универсальный зубоизмерительный
прибор МИЗ-18500, шагомер
Универсальный зубоизмерительный
прибор МИЗ-18500
Универсальный зубоизмерительный
прибор МИЗ-18500
Универсальный зубоизмерителяный
прибор МИЗ-18500
Универсальный зубоизмерительный
прибор МИЗ-18500, шагомер
Стойка с индикаторной головкой,
центры
Штангенциркуль
Универсальный эвольвентемер
Штангензубомер
Горизонтальный оптимер типа-
ИКГ, микрометрический штихмас
Погрешности профиля зубьев долбяков и шеверов контроли-
руют эвольвентомерами. Из зарубежных можчно назвать прибор*
PFS-600 фирмы Klingelnberg (ФРГ).
ГЛ А В A IV
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ
ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
ЗУБОФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ И ОСНАСТКА
ДЛЯ РАБОТЫ ФРЕЗАМИ
Зубофрезерные станки для обработки колес твердосплавными
фрезами должны отвечать определенным требованиям; <к ним от-
носятся: повышенная частота вращения шпинделя, достаточная
жесткость и виброустойчивость, прочность, увеличенная мощность
главного двигателя, надежная смазка быстровращающихся дета-
лей. Зубофрезерные станки, предназначенные для работы твердо-
сплавным инструментом, должны обеспечивать скорости резания
100—300 м/мин, что достигается не только при повышении часто-
ты вращения шпинделя, но и при увеличении наружного диамет-
ра инструмента. В связи с этим на станках используют твердо-
сплавные фрезы следующих параметров:
Диаметр фрез, мм....................... 50—80 120—160 180—200
Модуль фрез, мм до..................... 1,5 5 10
Для устойчивой эксплуатации оборудования на высоких ре-
жимах резания и избежания возникновения упругих деформаций
повышенной жесткостью должны обладать такие основные части
станка как стол, фрезерный суппорт и отдельные звенья кинема-
тической цепи. Для этого выбирают станки с массивной стойкой
суппорта и поддержки и увеличенным сечением направляющих
фрезерного суппорта. Шпиндель должен быть жестким и иметь
подшипники, гарантирующие длительную работу без нарушения
регулировки радиального и осевого зазоров. Станки для высоко-
скоростной обработки зубьев целесообразно устанавливать на
фундаменты. Назначение оптимальных режимов, обеспечивающих
высокую производительность и стойкость твердосплавных фрез,
часто ограничивается недостаточной мощностью станков. Поэто-
му главный двигатель станка должен иметь некоторый запас
мощности (20—30%). Чтобы избежать скопления стружки на
станке, что характерно для высокоскоростного зубофрезерования
без охлаждения, для ее удаления необходимо предусмотреть
надежную работу стружкоудаляющих устройств. В связи с уве-
личенной частотой вращения стола скорость скольжения дели-
тельной пары возрастает до предельных значений, поэтому новые
155
станки должны быть оснащены надежной делительной парой.
Для снятия фрезы при ее замене в новых моделях станков под-
держивающий кронштейн и инструмент целесообразно закреплять
с помощью гидравлических прижимов. Для быстрого обеспечения
режимов резания станки должны иметь коробки скоростей и по-
дач по типу коробок станков 5М324 и 5К310. Еще лучше иметь
на станке бесступенчатое регулирование частоты вращения ин-
струмента и подач, что позволяет более точно устанавливать
оптимальные режимы резания. Существующие станки последних
моделей при хорошем техническом состоянии можно применять
для зубофрезерования твердосплавными фрезами.
Зубофрезерные станки, работающие по методу деления, пред-
назначены для работы дисковыми (угловыми, модульными) и
пальцевыми твердосплавными фрезами. Для зубофрезерования
мелкомодульных зубчатых колес (m = 0,3-rl,0 мм 7—8-й степени
точности) одной, двумя или тремя дисковыми фрезами можно
использовать зубофрезерный полуавтомат E3-53 и автомат
С-53А. Для высокопроизводительного чернового фрезерования
прямозубых цилиндрических колес средних модулей используют
зубофрезерные станки ЕЗ-59 и ЕЗ-60 с повышенной частотой
вращения шпинделя. На станке ЕЗ-59 зубья нарезают одно- или
двухрядными твердосплавными дисковыми фрезами. Станок
имеет подвижной стол и неподвижную стойку, по вертикальным
направляющим которой перемещается фрезерный суппорт. В за-
висимости от числа зубьев обрабатываемого колеса за один ра-
бочий ход можно нарезать один или два зуба. Станок ЕЗ-60 ра-
ботает двумя твердосплавными дисковыми фрезами. На станке
одновременно нарезают два колеса, которые закрепляют на двух
параллельных шпинделях, расположенных с рабочей стороны сто-
ла. В зависимости от числа зубьев на каждом колесе за один
рабочий ход нарезают один или два зуба. Эти станки работают
по замкнутому полуавтоматическому циклу. Технические харак-
теристики зубофрезерных станков ЕЗ-59 и ЕЗ-60: наибольший
модуль обрабатываемого колеса 12 мм; наибольший диаметр на-
резаемого колеса 800 мм на станке ЕЗ-59, 320 мм на станке
ЕЗ-60; наибольшая длина хода фрезерного суппорта 400 мм;
наибольший диаметр дисковой фрезы 250 мм; частота вращения
фрезерного шпинделя 365 об/мин, продольная подача (рабочая)
суппорта 150—370 мм/мин; скорость холостого хода суппорта
370—1030 мм/мин; общая мощность электродвигателей 29,6 кВт;
масса станка 11 т.
Для фрезерования цилиндрических колес крупных модулей
дисковыми и пальцевыми фрезами на высоких скоростях предназ-
начены станки 5А342, 5343, 5345, 5348, 5330, КУШ и др. В нор-
мальном исполнении станки поставляют с главным суппортом
для червячной фрезы. Для расширения технологических возмож-
ностей станки по особому заказу можно дополнять накладной
головкой для фрезерования пальцевой фрезой зубчатых колес
наружного зацепления по автоматическому циклу (вместе с ре-
156
версивным механизмом), а также головкой для фрезерования
набором из двух или трех дисковых модульных фрез. На станках
можно работать методом фрезерования по подаче и против пода-
чи. При работе пальцевой или дисковой фрезами методом еди-
ничного деления станки обеспечивают изготовление колес 8—9-й
степени точности. Технические характеристики станков с исполь-
зованием накладных головок приведены в табл. 24.
24. Технические характеристики станков для нарезания колес дисковыми
и пальцевыми модульными фрезами с применением накладных головок
Станки
Показатель 5А342 5343 5345 5348
Нарезание колес набором дисковых модульных фрез
Наибольший модуль нарезаемого колеса, мм Наименьший и наибольший диа- — 30 45 45
— 400—3200 400—5000 400—12500
метр колеса, мм
Частота вращения, об/мин — 60—360 60—360 10—360
Подача, мм на оборот фрезы — 0,3—3,15 0,3—3,15 0,3—3,15
Нарезание колес пальцевой фрезой
Наибольший модуль нарезаемого
колеса, мм:
по стали 25 50 75 75
по чугуну 30 75 — —
Наименьший и наибольший диа- метр нарезаемого колеса, мм 200—2000 180—3200 800—5000 800—1250
Частота вращения пальцевой фре- зы, об/мин Подача, мм на оборот фрезы 48—630 40—240 40—240 40—240
0,03—1,78 0,03—2 0,03—2 0,03—2
Для обработки цилиндрических колес [5] мелких, средних и
крупных модулей червячными фрезами, работающими по методу
обкатки, станкостроительная промышленность СССР выпускает
большое количество универсальных зубофрезерных станков. Од-
нако твердосплавный инструмент может быть использован толь-
ко на станках, предназначенных для обработки колес мелких
(0,1—1 мм) и средних модулей (1,5—10 мм), но при обработке
главным образом нестальных заготовок. Основные технические
данные станков для нарезания мелкомодульных колес приведены
в табл. 25.
Для высокопроизводительной обработки колес средних раз-
меров используют зубофрезерные станки 5К324 и 5К32. Повы-
шенная частота вращения фрезерного шпинделя, увеличенные
подачи и значительное увеличение мощности главного привода в
сочетании с высокой жесткостью станка допускают работу на по-
вышенных режимах резания твердосплавными червячными фре-
зами. В станках 5К324А и 5К32А предусмотрено автоматическое
157
25. Технические характеристики зубофрезерных станков, работающих по методу
обкатки для обработки мелкомодульных колес
Показатель Станок
5302П 5302БП 5302ТП 5303П 530П
Наибольший модуль наре- заемого колеса, мм Наибольший диаметр наре- заемого колеса, мм Частота вращения фрезер- ного шпинделя, об/мин Наибольший диаметр фре- зы, мм Масса, кг Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 0,5 20 500—5000 32 600 650 650 1330 0,5 20 500—5000 32 675 650 670 1400 0,3 5 500—5000 25 630 650 670 1400 1,0 50 400—4000 40 630 700 650 1300 1,0 50 200—2000 32 480 670 580 1400
периодическое перемещение фрезы в осевом направлении в конце
каждого цикла 'нарезания. Зубофрезерные станки 5К324П и
5К32П повышенной точности предназначены для чистовых опера-
ций. Зубофрезерные станки 5К324У и 5К32У предназначены для
чернового нарезания колес в крупносерийном и массовом произ-
водстве. Начат выпуск станков 5М324, 5М324Д и 5М32Д. По осо-
бому заказу (для фрезерования твердосплавными червячными
фрезами) эти станки комплектуют электродвигателями главного
привода мощностью 10 кВт.
В конструкции зубофрезерного станка 5А312 предусмотрены
механизмы, обеспечивающие прогрессивные методы зубофрезеро-
вания: радиальное врезание инструмента в заготовку, фрезерова-
ние по подаче и против подачи, возможность применения фрез
увеличенного диаметра и большой длины. Повышенные частота
вращения фрезы и подачи, достаточная мощность главного при-
вода в сочетании с высокой жесткостью станка допускают работу
на высоких режимах резания с использованием твердосплавных
червячных фрез. Цикл автоматизирован. Все рабочие и вспомо-
гательные движения осуществляются автоматически; быстрый
подвод инструмента к детали, зубонарезание, быстрый отвод ин-
струмента и колеса в исходное положение, и останов станка.
После каждого цикла фреза может передвигаться в осевом на-
правлении на установленную величину, что позволяет выравни-
вать износ по всем зубьям фрезы.
Станок 5К310 может работать в два рабочих хода, для чего
предусмотрен предварительный останов станка и легкопереклю-
чаемые коробки скоростей и подач. На станке имеется возмож-
ность радиального врезания с автоматическим осевым переме-
щением фрезы в конце цикла. Зубофрезерный станок 5307К в
отличие от станка 5А312 имеет повышенную жесткость и вибро-
158
устойчивость. Это достигается путем увеличения сечения рамы
станка и корпусных деталей. Повышенная жесткость станка,
диапазон скоростей и подач позволяют применять фрезы из
твердого сплава. В станке 5307 предусмотрено бесступенчатое
регулирование скорости и подачи, а также возможность осуще-
ствления прогрессивных методов фрезерования.
Зубофрезерный станок 5307Е предназначен для зубофрезеро-
вания зубчатых колес твердосплавными червячными фрезами
модуля до 4,5 мм (наибольший модуль нарезаемых колес червяч-
ными фрезами из быстрорежущей стали 6 мм). Основные техни-
ческие характеристики станка: наибольший диаметр устанавли-
ваемой детали 320 мм; наибольший диаметр устанавливаемой де-
тали 200 мм при обработке твердосплавными фрезами прямозу-
бых колес и 140 мм при обработке косозубых колес с углом 30°;
наибольшие размеры фрезы: диаметр 180 мм, длина 160 мм; наи-
большее осевое перемещение фрезы 100 мм; смещение фрезы:
наибольшее 3 мм, наименьшее 0,2 мм; мощность главного элек-
тродвигателя 17 кВт; частота вращения вала электродвигателя
965 об/мин, а фрезы 160—800 об/мин; скорость рабочих переме-
щений стола (подачи) 5 мм/об.
Станок 5307Е используют при получистовом зубофрезерова-
нии колес 8-й степени точности по ГОСТ 1643—72 под последую-
щее шевингование.
Выпускаемые отдельными зарубежными фирмами зубофре-
зерные станки новых конструкций также имеют повышенную
частоту вращения фрезерного шпинделя, увеличенную жесткость
и виброустойчивость станков. Например, в ГДР выпускается ско-
ростной станок В4 для обработки мелкомодульных колес. Фирма
Mikron (Швейцария) изготовляет гамму (А-21, А-22, 79, 102
и др.) зубофрезерных станков для работы твердосплавными фре-
зами со скоростью резания свыше 250 м/мин при нарезании мел-
комодульных колес из стали и цветных металлов. Эти станки
обеспечивают получение колес по 4—5-у квалитету ДИН 3962
(4—5-й степени точности по ГОСТ 9178—72). Применение на
этих зубофрезерных станках твердосплавных фрез повышает
производительность зубонарезания колес из стали в 6—10 раз,
из чугуна в 10—15 раз, из цветных металлов и сплавов в 15—
20 раз по сравнению с производительностью при работе фрезами
из быстрорежущей стали.
Фирма Strausak (Швейцария) выпускает станок 30 для наре-
зания зубчатых колес в часовой и приборостроительной промыш-
ленности. Станок имеет шесть ступеней частот вращения шпин-
деля в пределах 820—5200 об/мин; на нем можно работать
твердосплавными фрезами. Особенностью станка является воз-
можность фрезерования поочередно двумя червячными фрезами,
двигающимися в противоположных направлениях, благодаря че-
му у нарезаемых колес не остается заусенцев. Некоторые станки
снабжены двухсторонним приводом изделия и задними бабками,
смещающимися в двух взаимно перпендикулярных направлениях
159
с целью компенсации деформации детали. Для точной установки
деталей и фрез применяют встраиваемые в станок микроскопы, а
для регулирования перемещения узлов — микрометрические вин-
ты. Зубофрезерные станки для нарезания мелкомодульных колес
выпускает и фирма Sykes (Англия).
Зубофрезерные станки для обработки колес средних модулей
(тп = 2-г8 мм) характеризуются высокой производительностью,
которая достигается путем автоматизации установочных движе-
ний с помощью гидравлических устройств. Эти станки обладают
высокой жесткостью и виброустойчивостью, что достигается пу-
тем увеличения сечения корпусных деталей и диаметров валов,
повышающих одновременно массу станков.
Станкостроительная промышленность ЧССР выпускает жест-
кий вертикальный полуавтоматический быстроходный зубофре-
зерный станок OFP20 с автоматическим рабочим циклом. Станок
предназначен для фрезерования по методу обкатки всех видов
зубчатых колес и может быть оснащен автоматическим загрузоч-
ным устройством. Для прерывистого перемещения суппорта на
задней стороне станка закреплен гидравлический агрегат с эле-
ментами управления автоматическим циклом, а также элемента-
ми для включения бесступенчатых подач с помощью гидравличе-
ских двигателей.
Промышленность ГДР выпускает гамму зубофрезерных стан-
ков типа Modul, из которых для зубофрезерования на высоких
скоростях пригодны станки ZFWZ 500X5, ZFWZ 500X8, ZFWZ
800X10. Станки оснащены устройствами для автоматического
перемещения фрезы в осевом направлении, автоматическим пе-
реключателем на два рабочих хода (чистовой и черновой) и
устройствами для снятия заусенцев. Регулирование частот вра-
щения бесступенчатое.
Станкостроительная промышленность ПНР выпускает бездиф-
ференциальный зубофрезерный станок типа ZFC-20. Станок не
снабжен дифференциальным механизмом и предназначен для
высокопроизводительной черновой и чистовой обработки цилин-
дрических колес с прямыми, косыми и бочкообразными зубьями.
Простая кинематическая схема, точная система подшипников
фрезерного шпинделя стола и центра стойки, применение безза-
зорной передачи деления и привода фрезы, а также сборка с
большой точностью обеспечивают точность обрабатываемых зуб-
чатых колес 5—6-го квалитета по DIN 3962. Вследствие удачного
расположения направляющих, а также из-за гидравлических за-
жимов главной стойки и балки станок имеет большую жесткость
во время работы даже при высоких режимах резания в один
рабочий ход. В стойке применено бесступенчатое регулирование
осевых подач в пределах 0,5—200 мм/мин, а также простая уста-
новка частоты вращения фрезы 63—315 об/мин или 100—
500 об/мин. Станок может работать по автоматическому циклу и
быть встроен в автоматические линии.
В США выпускаются зубофрезерные станки ЮН, 16Н и 24Н,
160
предназначенные для высокоскоростного зубофрезерования. Эти
станки выполнены с утяжеленными, массивными передними и
задними стойками, чем и обеспечивается высокая жесткость и
виброустойчивость на повышенных режимах резания.
Фирма Drummond (Англия) изготовляет зубофрезерный ста-
нок 12Н. Повышенная жесткость станка рассчитана на получи-
стовое фрезерование многозаходными фрезами и точное чистовое
фрезерование однозаходными фрезами с повышенной производи-
тельностью. В зависимости от условий эксплуатации станка ско-
рость можно регулировать бесступенчатым вариатором. Станок
имеет короткие кинематические цепи, не имеющие дифференциа-
ла и узла подачи. Компоновка станка выполнена с поворотными
направляющими каретки фрезерного шпинделя, которые накло-
няются на угол нарезаемых зубьев колеса.
Фирма Churchill (Англия) выпускает зубофрезерные станки
PH-8, HD-85 и др., пригодные для высокоскоростной обработки.
Станок РН-8 имеет жесткую конструкцию, обеспечивающую точ-
ную обработку колес на повышенных режимах резания. Для ра-
боты на высоких режимах резания станок имеет короткую кине-
матическую цепь с валами большого диаметра. Все валы, в том
числе шпиндель фрезы и рабочий шпиндель изделия (стол), смон-
тированы на подшипниках качения с предварительным натягом.
Фирма Liebherr (ФРГ) выпускает скоростные станки L301 и
L400. Электропривод станков позволяет плавно менять частоту
вращения шпинделя. Вращение на фрезу передается непосредст-
венно от приводного вала электропривода, что обеспечивает ко-
роткую кинематическую цепь. Особенно прочны и устойчивы к
вибрациям фундаментная рама и станина станка. Даже при пре-
дельном режиме резания обеспечивается плавная и устойчивая
работа станка при использовании твердосплавных червячных
фрез.
Фирма Karl Hurth (ФРГ) выпускает высокопроизводительный
зубофрезерный станок WF 10, обладающий статической и дина-
мической жесткостью и устойчивостью. Особенностью станка
является установка и смена фрезерных оправок вместе с фрезой
без снятия поддерживающего кронштейна, что обеспечивает бы-
струю замену затупившегося инструмента. Осевая подача регу-
лируется бесступенчато. Подача может изменяться во время фре-
зерования, т. е. при входе и выходе инструмента из детали, что
(способствует его равномерному износу.
Фирма Pfauter (ФРГ) выпускает зубофрезерные станки
РА200, Р160, Р261, Р400 и др. для нарезания колес средних мо-
дулей при высокоскоростном зубофрезеровании. Кроме того, в
ФРГ выпускают станки Р4 (фирма Lorenz) и 506 (В) (фирма
Stachely). Наладку станков для высокоскоростного зубофрезе-
рования производят в том же порядке, как и при обработке бы-
строрежущими инструментами.
Для зубофрезерных станков, работающих на высоких режи-
мах резания твердосплавными фрезами, наладку следует вести
6 Зак 548 161
особенно тщательно. При каждой наладке для обработки новой
партии колес или периодическом осмотре станка (в начале и кон-
це рабочей смены) надо особое внимание обращать на состояние
втулок и шпонок на осях гитар скорости, подач, деления и диф-
ференциала (недопустим зазор в отверстиях). Особенно необхо-
димо убедиться в надежной посадке сменных колес на осях
гитар. Необходимо обратить внимание на перемещение салазок
фрезерного суппорта и салазок стола по направляющим (пере-
мещение должно быть плавным при отсутствии зазора), на за-
тяжку фрезерного шпинделя (не должно быть осевого зазора при
одновременном сохранении легкости вращения) и на крепление
червяка делительной пары (недопустим осевой зазор).
Крепление конца фрезерной оправки и поддерживающего
кронштейна нужно контролировать часто, так как небольшое
ослабление этого узла приводит к изгибу оправки и поломке ин-
струмента. Втулка, закрепленная на оправке, должна вращаться
без заедания при отсутствии зазора. При осмотрах станков во
время их работы необходимо установить, поступает ли смазка
во все быстровращающиеся узлы и механизмы станка. При об-
наружении отсутствия смазки немедленно остановить станок и
устранить неполадки в подаче смазки. Убедившись в том, что
смазка поступает нормально во все узлы и механизмы, можно
продолжать работу на высоких режимах резания. При отсутствии
смазки станка произойдет заклинивание его узлов, что приведет
к продолжительному простою станка из-за длительного ремонта.
Необходимо убедиться в надежной работе стружкоудаляющих
устройств. Настройку высокоскоростных станков производить
согласно паспорту. Возникновения неполадок можно избежать,
если уделять должное внимание креплению инструмента, приспо-
собления и обрабатываемой детали.
Для крепления червячных и дисковых фрез применяют двух-
опорные цилиндрические оправки с базированием в конусе
шпинделя и втулке поддерживающего кронштейна. Оправки вы-
бирают в зависимости от станка и посадочного отверстия фрезы
по нормалям машиностроения. Посадочные места в корпусе фре-
зы и на оправке должны быть выполнены по скользящей посадке
2-го класса точности и тщательно обработаны. Если это не обес-
печить, то в процессе обработки возникнут вибрации.
Перед установкой оправки в шпиндель станка все сопрягаю-
щиеся посадочные поверхности необходимо тщательно промыть и
протереть от пыли и грязи. Биение шпинделя проверяют индика-
тором; оно должно соответствовать данным, приведенным в
табл. 26.
Фрезерную оправку необходимо закрепить следующим обра-
зом. Штревелем туго затянуть оправку в конусное отверстие
шпинделя. После того, как оправка заняла свое место, необхо-
димо отвернуть штревель так, чтобы оправка не была ослаблена.
Штревель вновь необходимо затянуть так, чтобы лыски оправки
не касались лысок шпинделя. После закрепления штревеля оправ-
162
26. Допускаемое биение (в мкм) посадочных мест твердосплавной червячной фрезы
Параметр Степень точности обрабатываемого колеса
7 8 9
Осевое биение шпинделя 10 15 15
Осевой разбег шпинделя 10 15 20
Радиальное биение конусного отверстия шпинделя 15 20 20
Биение фрезерной оправки (без поддерживающе- го подшипника): радиальное по середине посадочного диаметра 10 15 20
торцовое 5 10 15
Биение червячной фрезы по контрольным бурти- кам 15 20 25
ку закрепляют круглой гайкой (со стороны фрезы). Эти опе-
рации необходимо выполнять для того, чтобы при нагреве шпин-
деля во время работы станка штревель не затянул оправку глуб-
же. При останове станка оправка будет туго охвачена конусным
отверстием шпинделя. При демонтировании оправку придется
выбивать из шпинделя станка, что может привести к порче пре-
цизионных и дорогостоящих подшипников шпинделя. После уста-
новки и закрепления фрезерной оправки с помощью индикатора
измеряют радиальное и торцовое биение. Биение оправки необ-
ходимо проверять каждый раз перед установкой фрезы. При
биении оправки больше допустимого значения, ее можно снять
и установить в другое положение; если при этом не удается
устранить биение, оправку следует заменить новой. На закреп-
ленную оправку устанавливают фрезу. Чтобы избежать погреш-
ностей в зубьях нарезаемых зубчатых колес фрезу при установке
необходимо точно центрировать. Для этого не должно быть за-
боин и излишней смазки на торцах фрезы и промежуточных
кольцах. Закрепленную на оправке фрезу проверяют по конт-
рольным буртикам. Установка и закрепление пальцевых твердо-
сплавных фрез производятся в том же порядке, какой соблю-
дается при работе пальцевыми хвостовыми и насадными фрезами
из быстрорежущей стали.
Применение высокопроизводительных твердосплавных зубо-
резных фрез значительно сокращает машинное время; поэтому
для закрепления деталей рационально использовать конструкции
жестких приспособлений, обеспечивающих точное и надежное за-
крепление деталей с минимальной затратой вспомогательного
времени. Такими приспособлениями могут быть специализирован-
ные или универсальные быстродействующие. Их использование
оправдывается не только в массовом и крупносерийном, но и в
серийном и мелкосерийном производстве зубчатых колес.
6* 163
РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ЗУБОРЕЗНЫМИ ФРЕЗАМИ
Стойкость инструмента, его производительность и качество
обработки им детали, характеризующие эффективность процесса
высокоскоростного зубофрезерования, в значительной мере зави-
сят от правильного назначения режимов резания Поэтому необ-
ходимо в каждом конкретном случае руководствоваться условия-
ми резания, свойствами материала детали, требуемым качеством
обработки
При высокоскоростном зубофрезеровании против подачи стой-
кость инструмента недостаточна, что можно объяснить условиями
врезания при входе и разгрузки режущих кромок при выходе [1,
41] При встречном зубофрезеровании зуб фрезы начинает вре-
зание с тонкого слоя — «с нулевых стружек» Это приводит к
проскальзыванию режущих кромок на некотором отрезке Дейст-
вующая на задние поверхности радиальная сила в момент про-
скальзывания вызывает интенсивное скалывание частиц твердого
сплава, что является одной из причин снижения стойкости Кро-
ме того, проскальзывание способствует возникновению вибраций,
которые влияют на работу твердосплавного инструмента При
фрезеровании по подаче врезание начинается с снятия стрхжек
значительной толщины, и угол внедрения зубьев фрезы в поверх-
ность заготовки значительно больше, чем при встречном фрезе-
ровании Это создает благоприятные условия резания и умень-
шает путь скольжения в начальный момент времени
Условия разгрузки режущих кромок в конце срезания при
фрезеровании по подаче и против подачи также различны При
фрезеровании против подачи резание заканчивается при макси-
мальных толщинах среза, т е в момент интенсивного нагрева
режущих кромок Резкое охлаждение вызывает напряжения рас-
тяжения, приводящие к возникновению микроскопических тре-
щин, которые в дальнейшем при ударных нагрузках являются
причиной выкрашивания режущих кромок Фрезерование по по-
даче и в этом случае создает более благоприятные условия, так
как резание заканчивается в момент, когда толщина среза стре-
мится к нулю и происходит менее интенсивный нагрев Кроме то-
го, при фрезеровании по подаче шероховатость обработанной по-
верхности несколько ниже, чем при фрезеровании против подачи
Современные зубофрезерные станки обеспечивают нормальную
работу при фрезеровании зубьев по подаче
Глубину резания и число рабочих ходов при высокоскорост-
ном нарезании устанавливают в зависимости от размеров и мате-
риала обрабатываемого зуба, характера обработки, мощности
станка и жесткости системы СПИД При выборе глубины резания
и числа рабочих ходов в каждом случае следует руководство-
ваться конкретными условиями обработки и требованиями к ше-
роховатости поверхности и точности обрабатываемых зубчатых
колес
164
Экономичен процесс зубофрезерования за один рабочий ход.
Поэтому черновую обработку стальных зубчатых колес т<8 мм
и чугунных колес т<10 мм рекомендуется производить за один
рабочий ход, оставляя необходимый (припуск под последующую
обработку При обработке зубчатых колес более крупных моду-
лей (до 40 мм) пальцевыми модульными фрезами рекомендуется
черновое фрезерование производить с глубиной резания 1,4—1,6-
модуля
Зубчатые колеса модуля до 5 мм, нарезаемые червячными
фрезами окончательно, следует обрабатывать за один рабочий
ход, так как применение зубофрезерования на повышенных ско-
ростях резания может обеспечить необходимую шероховатость
обработанных поверхностей без дополнительной обработки, а
современные зубофрезерные станки, работающие по методу об-
катки, обеспечивают высокую точность обработки зубчатого
венца
Припуск под чистовую обработку после высокоскоростного
зубофрезерования должен обеспечить устранение недопустимых
погрешностей зубчатого венца, а также достаточную производи-
тельность и стойкость инструмента Заниженный припуск может
ухудшить качество зубчатых колес Завышенный припуск требует
снятия дополнительного слоя металла, снижая тем самым про-
изводительность чистовой обработки и стойкость режущего ин-
струмента Некоторое повышение микротвердости поверхности
(наклеп) при высокоскоростной обработке практически не сни-
жает стойкость зубоотделочного режущего инструмента
Припуск под чистовое зубофрезерование и шевингование не
должен быть меньше значений, приведенных в табл 27 и 28.
27 Припуск (в мм) по толщине зуба под чистовое
зубофрезерование
Модуль мм Число зубьев колеса
До 5 0 50—100 Св 100
До 5 0,4—0 5 0,4—0,6 0 5—0,8
5—8 0,6—0 85 0 7—1 0 0,9—1 2
8—10 0,7—0,9 0 82—1,2 0 9—1 4
Св 10 1,0—1,4 1,2—1,6 1,2-1,8
Припуск под шлифование зубьев должен быть минимально допу-
стимым применительно к исправляемости зубчатого венца
(табл 29) Большие припуски следует назначать для колес, под-
вергающихся наибольшей деформации при термической обработ-
ке Припуск по толщине зуба под притирку не должен превышать
0,05 мм, так как при снятии большего припуска производитель-
ность этого процесса падает и начинается местный износ зубьев
колеса по профилю
6*
165
28. Припуск под шевингование после скоростного зубофрезерования
твердосплавными фрезами, мм на сторону
Модуль, мм Число зубьев колеса
20 24 32 40 50 60 80 100
1 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08 0,9
1,5 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07 0,09 0,09 0,10
2 0,06 0,06 0,07 0,08 0,08 0,08 0,10 0,10
2,5 0,06 0,07 0,07 0,08 0,10 0,10 0,10 0,12
3 0,07 0,07 0,08 0,09 0,10 0,10 0,13 0,13
4 0,07 0,08 0,10 0,10 0,10 0,13 0,13 0,14
5 0,08 0,08 0,10 0,10 0,13 0,13 0,14 0,14
6 0,08 0,09 0,10 0,13 0,13 0,14 0,14 0,17
8 0,10 0,10 0,13 0,13 0,15 0,15 0,17 0,17
10 0,10 0,13 0,13 0,15 0,15 0 17 0,17 0,21
29. Припуск под шлифование зубьев колес, мм
на сторону
Модуль, мм Число зубьев колеса
Да 50 5 0—100 Св. 100
До 5 0,25—0,3 0,25—0,4 0,3—0,5
5—8 0,25—0,45 0,3—0,55 0,35—0,7
8—10 0,25—0,6 0,35—0,7 0,4—0,8
Св. 10 0,4—0,7 0,5—0,8 0,6—0,8
При прерывистом резании твердосплавным инструментом из-
за изменения напряжений на режущих 'кромках могут возникнуть
мелкие трещины. Трещины образуются тем легче, чем больше
разность между наибольшей и наименьшей температурами в про-
цессе фрезерования; трещины являются концентраторами напря-
жений, приводящих к сколам и выкрашиваниям режущих кромок.
Трещины больше образуются при работе с охлаждением, чем
при работе всухую. Поэтому фрезерование зубьев колес средних
и крупных модулей, особенно при напряженных режимах резания,
следует производить без охлаждения или с охлаждением сжатым
воздухом, которое, не снижая резко температуру отдельных уча-
стков инструмента, не допускает высокого нагрева обрабатывае-
мой детали.
В отдельных случаях при обработке зубчатых колес малого
модуля (1—3 мм) при скорости резания менее 100 м/мин можно
применять охлаждение сульфофрезолом или индустриальным
маслом. Обработку мелкомодульных зубчатых колес (т до 1 мм)
также рекомендуется производить с охлаждением сульфофрезо-
лом или индустриальным маслом с расходом 8—10 л/мин.
166
При обработке мелкомодульных колес количество выделяемо-
го тепла невелико, а применение смазочно-охлаждающей жидко-
сти в этом случае способствует снижению шероховатости поверх-
ности зубьев. СОЖ в зону резания необходимо подавать равно-
мерно, без перерывов, а заменять ее по мере загрязнения. В не-
которых случаях можно применять охлаждение распыленным
маслом; подача СОЖ должна начинаться до момента врезания
инструмента в обрабатываемую деталь. Известны случаи опыт-
ного применения СОЖ при зубофрезеровании для смывания го-
рячей стружки (без подачи жидкости в зону резания) и для
внутреннего охлаждения оправки и фрезы через соответствующие
каналы в оправке; кроме того, появилась тенденция обильной
подачи СОЖ в зону резания (300 л/мин).
Технологически допустимую подачу при высокоскоростном
зубофрезеровании необходимо выбирать с учетом заданного ка-
чества обработки поверхности и требуемой точности, мощности
и жесткости станка, размеров и количества зубьев нарезаемого
колеса, прочности и стойкости режущего инструмента. При чер-
новом нарезании зубьев подачи ограничивают прочность режу-
щего инструмента, мощность и жесткость станка. Ввиду хрупко-
сти твердого сплава подачи при зубофрезеровании твердосплав-
ными инструментами назначают меньшими, чем при аналогич-
ных видах обработки инструментами из быстрорежущих сталей.
При чистовой обработке зубьев подачу устанавливают с уче-
том технологических требований к шероховатости и точности
обработки. Скорость резания выбирают на основании выбранных
подач с учетом марки твердого сплава, механических характери-
стик материала детали, необходимой стойкости инструмента, до-
пустимого износа [30]
Режимы резания для различных твердосплавных фрез приве-
дены ниже в тексте и в табл. 30—39. Максимальные подачи сле-
дует применять при работе на жестких станках и надежном
креплении деталей. Для червячных твердосплавных фрез с уве-
личением числа зубьев обрабатываемого колеса подачу выбира-
ют меньшую; меньшие подачи соответствуют большему модулю.
Большие скорости резания выбирают для меньших подач. При
появлении вибраций на указанных режимах следует уменьшить
глубину резания и обработку производить в несколько рабочих
ходов.
При зубофрезеровании твердосплавные инструменты изнаши-
ваются в основном по задним поверхностям режущих зубьев.
Наиболее интенсивно изнашиваются те участки режущих кро-
мок, которые срезают максимальный объем металла. Для чер-
вячных и дисковых фрез это вершинные и переходные режущие
кромки. У пальцевых модульных фрез износ протекает более
равномерно по всей длине режущих кромок.
167
30. Режимы резания при черновом зубофрезеровании твердосплавными дисковыми фрезами,
оснащенными твердым сплавом Т15К6; сталь (о"в 80 кгс/мм2)
Число Диаметр Режим фрезерования1 Подача на зуб фрезы или секции из двух зубьев, мм
т, мм зубьев фрезы фрезы da, мм 0,05 0,08 0,1 0,12 0,14 0, 17
2 140 V S N — — 223 608 1,66 217 711 1,7 212 810 1,72 206 955 1,77
4 12 160 V S N — — 205 524 2,54 189 541 3,51 185 617 3,58 179 725 3,64
6 180 V S N 199 212 4,85 185 314 5,13 213 188 4,21 207 264 4,3 203 304 4,38 197 355 4,49
8 10 200 V 8 N 187 150 6,55 175 223 6,91 — 195 187 5,82 191 213 5,93 186 252 6,07
12 1 г V, м/мин, S, [ р и м е ч а н 240 мм/мин, JV, к! и е Режимы р< V S N Зт. юзания, обведен? 173 115 10 1ые толстой лин1 161 171 10,6 ней, рекомендуй >тся для фрез с секциями из дв ух ножей разно! 171 193 9,27 'О профиля
Скорость чернового зубофрезерования дисковыми фрезами,
оснащенными твердым сплавом Т14К8, при обработке колес из
легированной стали (ов = 70-4-90 кгс/мм2) с подачей 0,09—
0,25 мм/зуб при стойкости фрезы 180 мин и работе без охлажде-
ния должна быть следующей:
v, м/мин.................. 90—140 85—130 80—120 75—100 70—100
т, мм..................... 12 14 18 22 26
Поправочный коэффициент k на скорость чернового зубофре-
зерования (Г=180 мин без охлаждения) твердосплавными дис-
ковыми фрезами в зависимости от прочности материала колеса
рекомендуется следующий:
ов, кгс/мм2 ............................... 60 70 80 90 100 100
k.......................................... 1,44 1,20 1,0 0,86 0,75 0,67
Поправочный коэффициент k на скорость чернового зубофре-
зерования (Т=\80 мин без охлаждения) твердосплавными дис-
ковыми фрезами в зависимости от износа фрезы рекомендуется
следующий:
Износ, мм.............................. 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0
k...................................... 0,9 1,0 1,08 1,23 1,36
31. Режимы чернового зубофрезерования
(7—60 мин, без охлаждения)
дисковыми фрезами, оснащенными
твердым сплавом ВК8, колес
из труднообрабатываемых
сталей и сплавов
32. Поправочные коэффициенты
в зависимости от условий чернового
зубофрезерования твердосплавными
пальцевыми острозаточенными
фрезами, оснащенными твердым
сплавом Т5КЮ (от 20-:-50 мм)
Материал колеса S, мм/зуб V, м мин, при т, мм
1,5—3 3,0-6
12Х18Н9Т 0,04—0,25 80— 210 140— 150
ЭИ787 0,03—0,20 15—50 14—45
Материал колеса — сталь Коэффициент k
на ско- рость на по- дачу
Конструкционная, НВ: 200 1 1
260 0,7 1
30 0,6 0,8
Легированная, НВ: 200 0,65 1
260 0,4 1
300 0,7 0,8
При черновом зубофрезеровании (Г=180 мин, охлаждение
эмульсией) твердосплавными пальцевыми острозаточенными.
фрезами, оснащенными твердым сплавом Т5К10 с у=110 м/мин
рекомендуется следующая подача:
т, мм............................. 20 24 28 32 36 40 44
$, мм/зуб......................... 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05 0,06
169
В зависимости от стойкости фрезы рекомендуется следующий
поправочный коэффициент на скорость и подачу:
Т, мин.................................... 60 180 300
kv,s.................................. 1,6 1 0,8
В зависимости от угла наклона зубьев колеса рекомендуется
следующий поправочный коэффициент на подачу:
Угол наклона зубьев, град....... 0 20 30 45 60
ks ............................. 1 0,95 0,85 0,7 0,5
Скорость резания (Т —180 мин, без охлаждения) цилиндри-
ческих зубчатых колес из конструкционных сталей ов=^
^80 кгс/мм2, т = 34-6 мм) твердосплавными острозаточенными
червячными фрезами рекомендуется следующая:
Материал фрезы....................................
v, м/мин .........................................
Т14К8 ТТ20К9
150—170 160—180
33. Подача при нарезании
цилиндрических зубчатых колес
твердосплавными острозаточенными
червячными фрезами
конструкции ВНИИ
(т=3ч-6 мм)
34 Поправочные коэффициенты на
подачу и скорость резания в
зависимости от прочности материала
колеса при работе твердосплавными
острозаточенными червячными фрезами
конструкции ВНИИ (т=3-ь6 мм)
2к s, мм, на оборот колеса в зависимости от материала фрезы
Т14ТК8 ТТ20К9
До 20 0,5—1 1—2
20—30 1—2 2—3
30—40 2—2,5 3—3,5
40—50 2.5—3 3,5—4
50—75 3—3,5 3,5—4,5
Св. 75 4 5
Ов, кгс/мм2 ks k и
50—60 1,4 1,2
70—80 1 I
90—100 0,75 0,7
100—110 0,6 0,5
35 Режимы резания твердосплавными червячными фрезами (Г—180 мм
без охлаждения) с поворотными и затылованными зубьями при нарезании
зубчатых колес из сталей 45, 38Х, 40Х твердостью ЯВ<220
tn, мм V, м/ынн S, мм/об t, мм Число рабочих ходов Материал фрезы
1,5—2,5 2,5—3,5 180—200 170—190 Обработка п 2,3—3,0 1,8—2,6 од шевингованиг 2,75—6,25 6,25—8,75 1 1 Т15К6
3,5—4,5 4,5—6,0 150—170 140—160 1,6—2,0 1,2—1,5 8,75—10,20 10,20—15,0 1 1—2
170
т, мм V, м/мин S , мм/об t, мм Число рабочих ходов Материал фрезы
Чистовая обработка
0,2—1 40—90 0,1—0,5 0,5—2,5 1 ВК6М
1—2 180—200 0,8—1,6 2,5—5,0 1 Т15К6
2—3 170—190 1,2—1,5 5,0—8,5 1 Т15К6
3—4 160—180 1,2—1,4 7,5—10,0 1 Т15К6
4—5 150—170 1,1—1,3 10,0—12,5 1 Т15К6
5—6 140—160 1,1-1,3 2,0—10,0 2 Т15К6
6—8 130—15С 1,0—1,2 0,8—1,0 1 Т15К6, Т14К8
8—10 110—140 0,8—1,1 0,6—0,8 1 Т15К6, Т14К8
Примечание При обработке златых колес 1,0 мм на указанных режимах ре-
комендуется применять смазочно-охлаждающую жидкость—индустриальное масло 20 или сульфо-
фрезол Период стойкости этих фрез Т = 1800 мин Для ш > 6 мм чистовую обработку твердо-
сплавными червячными фрезами производят после предварительной прорезки дисковыми фрезами
36. Поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от материалу
червячных фрез с поверстными и затылованными зубьями
Материал k Мат е р и а л k
колеса фрезы колеса фрезы
Незакаленная сталь ов=80 кгс/мм2 Т30К4 Т15К6 Т14К8 Т5КЮ ВК6М 1,1 1 0,9 0,8 0,65 Серый чугун, ЯВ<200 ВК6 ВК8 1 0,9
Поправочный коэффициент k на скорость резания и подачу
червячных фрез с поворотными и затылованными зубьями в за-
висимости от материала колеса (углеродистых, хромистых и
хромоникелевых сталей) рекомендуется следующий:
7В, кгс/мм2 ........................ 50 60 70 80 90 100 110
fe.................................. 1,35 1,15 1,00 0,90 0,85 0,70 0,60
37. Поправочный коэффициент k га перечь резания и подачу в зависимости
от твердости материала кслеса при зубсфрезерсвании твердосплавными
червячными фрезами с повсротньми и затьлсванььми зубьми
НВ 1 * НВ k НВ k НВ k
До 180 180—200 200—220 1,1 1 0,95 220—24С 240—260 0,9 0,85 260—280 280—300 300—320 0,8 0,75 0,7 320—350 0,6
171
38. Поправочный коэффициент k на
подачу в зависимости от числа
зубьев нарезаемого колеса червячными
фрезами с поворотными и
затылованными зубьями
2к k 2к k
10—26 1,2 70—95 0,9
26—36 1,1 95—125 0,75
36—50 1,05 125—160 0,6
50—70 1 Св. 160 0,45
39. Допустимый износ по задней
поверхности зуба твердосплавных
червячных фрез
т, мм h^, мм т, мм /г3, мм
0,2—0,5 0,1 3,5—4,5 0,4—0,6
0,5—1 0,1—0,2 4,5—6 0,4—0,6
1—2 0,3—0,5 6—8 0,4—0,6
2—3,5 0,4—0,6 8—10 0,4—0,6
При сравнительно малых скоростях резания и неравномер-
ной загрузке режущих кромок фрезы из твердого сплава выкра-
шиваются. Микроскопические выкрашивания по задней поверх-
ности («чешуйчатый износ») появляются при повышении скоро-
сти резания. При скоростях резания близких к оптимальным
фрезы равномерно истираются.
У червячных фрез наибольшему износу подвергаются зубья,
расположенные у перпендикуляра к осям заготовки и инструмен-
та. Для выравнивания износа зубьев по длине червячной фрезы
и повышения ее стойкости фрезу смещают вдоль ее оси на осе-
вой шаг или его часть после обработки определенного числа
зубчатых колес или после каждого обработанного колеса как
в одном, так и в другом направлении. С увеличением подачи
(0,8—2,5 мм на оборот заготовки) износ зуборезных твердо-
сплавных фрез возрастает, а стойкость их уменьшается.
Работа режущим инструментом целесообразна до тех пор,
пока его износ не достигает определенной величины, обуслов-
ленной точностью обрабатываемой детали, допустимой шерохо-
ватостью, мощностью и жесткостью станка, затратами на пере-
точку, максимумом использования материала режущей части и
т. д. Этот износ или другой фактор, определяющий способность
режущего инструмента производить резание без нарушения за-
данных условий, является критерием затупления.
В качестве критерия затупления при высокоскоростном зубо-
фрезеровании может быть выбран износ по задней поверхности,
шероховатость поверхности или точность обработки. При чисто-
вом зубофрезеровании в качестве критерия затупления может
быть выбрана площадка износа по задней поверхности 0,2—
0,3 мм. При выборе критерия затупления для черновых опера-
ций следует принимать во внимание прочность режущих зубьев,
корпуса инструмента, а также мощность, затрачиваемую на ре-
зание, которая не должна превышать мощности станка. Износ
задних поверхностей зубьев фрез при черновой зубообработке
не должен превышать 0,5—0,6 мм. В качестве производственного
критерия затупления может быть выбран также момент появ-
172
40. Неполадки и способы их устранения при скоростном зубофрезерован ии
Характер неполадок Возможные причины Способы предупреждения и устранения
Срезание зубьев, на- блюдаемое в начале вре- зания фрезы Ненадежное закрепле- ние детали Усилить крепление де- тали
Следы вибраций ин- струмента на боковых поверхностях нарезаемых зубьев колеса Большие зазоры в под- шипнике поддерживаю- щего кронштейна фрезер- ной оправки Подтянуть подшипники шпинделя и поддержи- вающего кронштейна
Значительное расстоя- ние между концом шпин- деля и поддерживающим кронштейном; малый диамер оправки Повысить жесткость крепления инструмента путем уменьшения рассто- яния между опорами оп- равки и увеличения ее диаметра
Недостаточная жест- кость приспособления с установленной деталью Усилить крепление за- готовки
Неудовлетворительная шероховатость поверх- ностей зубьев фрезеруе- мого колеса Чрезмерное затупление фрезы, плохая заточка Биение фрезы более допустимого, ослабление крепления суппорта, шпинделя, стола и т. д. Переточить фрезу Устранить зазоры в ос- новных механизмах стан- ка
Нагрев заднего под- шипника фрезерного шпинделя Сильная затяжка под- шипника, отсутствие смаз- ки Ослабить затяжку зад- него подшипника, обеспе- чить подачу смазки
Движение подачи фре- зерного суппорта или стола рывками Неисправность в систе- ме гидравлики Обеспечить нужное дав- ление масла в гидросис- теме
Заклинивание суппорта, стола Отрегулировать затяж- ку клиньев
Уменьшение частоты вращения шпинделя и подачи фрезерного суп- порта Проскальзывание при- водных ремней Подтянуть ремни
Скопление стружки у стола станка Неудовлетворительна я работа стружкоочисти- тельных устройств Отрегулировать поло- жение стружкоочиститель- ных устройств и шнека
Сколы и поломки зубьев фрезы Износ зубьев выше допустимого значения, работа на завышенных режимах резания, малая жесткость системы СПИД Обеспечить работу ин- струмента в соответствии с требованиями высоко- скоростного зубофрезеро- вания
Отсутствие периодичес- кой передвижки червяч- ной фрезы вдоль ее оси Неисправность меха- низма осевого перемеще- ния фрезы Исправить и отрегули- ровать механизм осевой передвижки фрезы
173
ления вибраций или износ, соответствующий оптимальному пе-
риоду стойкости инструмента.
Правильно выбранный критерий затупления обеспечивает
получение необходимой точности и шероховатости обработанной
поверхности в течение периода стойкости, минимальные затраты
на инструмент и максимальный срок его службы. Чтобы пра-
вильно назначать режимы резания и получать зубчатое колесо
требуемой точности, необходимо знать мощность, требуемую на
резание при высокоскоростном зубофрезеровании [36]. Зная эту
мощность, можно определить, достаточна ли мощность электро-
двигателя того или иного станка, чтобы обеспечить нормальную
работу инструмента. При высокоскоростном зубофрезеровании
потребляемая мощность на 20—50% больше, чем при обычном
зубофрезеровании быстрорежущими инструментами. Увеличение
потребляемой мощности характерно для всех видов высокоско-
ростного зубофрезерования. Поэтому, выбирая оборудование
для этого процесса, необходимо руководствоваться расчетами
мощности как при работе стандартными червячными фрезами,
увеличивая расчетную мощность станка на 50—100%. Наиболее
часто встречающиеся неполадки, возможные причины их возник-
новения и способы устранения приведены в табл. 40.
КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
Поверхность зубьев, обработанных твердосплавными инстру-
ментами, на всех режимах резания имеет больший металлический
блеск, чем при обработке инструментом из быстрорежущей ста-
ли. С повышением скорости резания и увеличением отрицатель-
ного переднего угла, например, червячных фрез этот блеск уве-
личивается.
С ростом износа твердосплавных зубьев фрез шероховатость
боковых поверхностей сначала повышается, затем, достигнув
некоторого максимума, снижается. Это связано с влиянием ра-
диуса округления режущей кромки и наличием мелких выкраши-
ваний зубьев. В начале резания в работе принимают участие
острые режущие кромки, и шероховатость поверхности относи-
тельно мала. С ростом износа за счет мелких выкрашиваний и
сколов режущей кромки шероховатость поверхности повышается.
С дальнейшим увеличением износа режущая кромка закругля-
ется и высота микронеровностей уменьшается. Кроме того, на-
чинает влиять пластическая деформация поверхностного слоя
обрабатываемой детали. Однако при дальнейшем износе в связи
с появлением крупных выкрашиваний режущих кромок шерохо-
ватость обработанной поверхности вновь увеличивается
С возрастанием скорости резания шероховатость поверхности
зубьев уменьшается, а с ростом подачи при обработке зубчатых
колес твердостью НВ 180—220 шероховатость поверхности уве-
личивается. Заметного влияния подачи на шероховатость поверх-
ности при обработке колес твердостью НВ 270—360 не обнару-
жено. Твердость материала детали в диапазоне скоростей реза-
174
ния 100—180 м/мин и подач 1,1—2,0 мм на оборот заготовки
Практически не влияет на шероховатость обработанной поверх-
ности при зубофрезеровании.
Шероховатость боковых поверхностей зубьев во всем диапа-
зоне применяемых скоростей резания и подач 7?а = 0,634-2,5 мкм.
Такая же шероховатость обработанных поверхностей наблюдается
и при нарезании конических зубчатых колес с круговыми зубья-
ми твердосплавными зуборезными головками и другими инстру-
ментами, работающими в условиях прерывистого резания с удар-
ными нагрузками (дисковыми фрезами, пальцевыми фрезами
и т. д )
Отделочная обработка зубчатых колес твердосплавными ше-
верами обеспечивает шероховатость Ra = 0,324-1,25 мкм. С повы-
шением скорости резания шероховатость уменьшается. Незначи-
тельное повышение микротвердости поверхностей зубьев после
предварительного нарезания твердосплавными фрезами не сни-
жает стойкость шеверов из быстрорежущей стали. Стабильный
(и уменьшенный вследствие этого) припуск, получаемый при об-
работке твердосплавными червячными фрезами, увеличивает
число деталей, обработанных за период стойкости шевера. На-
ряду с повышением производительности, применение твердосплав-
ных долбяков уменьшает шероховатость обработанных поверх-
ностей.
Современные требования к шероховатости поверхностей и точ-
ности обработки обусловливают не только внешний вид, но и
свойства обработанной поверхности. Поверхностный слой метал-
лической детали, обработанной резанием, отличается от основ-
ного материала детали структурой, твердостью (в результате
упрочнения) и напряжением. Эти отличия обусловлены пластиче-
ской деформацией поверхностного слоя, и поэтому можно гово-
рить о деформированном поверхностном слое. Интенсивность и
глубина пластической деформации зависят от условий процесса
резания.
Степень и глубина деформированного поверхностного слоя
влияют на нагрузочную способность и долговечность зубчатых
передач. При зубофрезеровании твердосплавными червячными
фрезами колес с эвольвентным зацеплением микротвердость во
всем диапазоне исследованных скоростей резания (84—
216 м/мин) и осевых подач (1,1—2,8 мм на оборот заготовки)
увеличивается на 20—40% по сравнению с микротвердостью ко-
лес, нарезанных быстрорежущими фрезами. Изменение подачи
не влияет на микротвердость обработанной поверхности. При об-
работке фрезами с поворотными зубьями наклеп получается
больше, чем наклеп при обработке фрезами с затылованными
зубьями, что объясняется влиянием передних углов. Увеличение
микротвердости поверхностного слоя при чистовом зубофрезеро-
вании положительно скажется на нагрузочной способности и
долговечности обработанных зубчатых колес, не подвергаемых
в дальнейшем термической обработке.
175
Точность обработанных зубчатых колес после зубофрезерова-
ния соответствует техническим условиям на обрабатываемые
зубчатые колеса в пределах 8—9-й степеней точности по ГОСТ
1643—72. Разность окружных шагов с ростом износа практиче-
ски «не изменяется, а отклонения направления зуба увеличива-
ются.
Шевингование твердосплавными шеверами закаленных зубча-
тых колес уменьшает радиальное биение (рис. 61), направление
зуба, направление контактной линии, разность основных шагов
(рис. 62), отклонения профиля и колебания измерительного
межцентрового расстояния в среднем на 30—50%.
Точность геометрических параметров зубчатых колес зависит
от исходных погрешностей, полученных на предшествующих one
Рис 61 Радиальное биение закален-
ных зубчатых колес (HRC 45—52)
при их шевинговании твердосплавны-
ми шеверами
1—до шевингования 2 — после шевинго-
вания
(полиамидных смол, текстолита и
рациях зубофрезерования или
зубодолбления и термической
обработке. Точность закален-
ных зубчатых колес, шевинго-
ванных твердосплавными ше-
верами, в зависимости от ис-
ходных погрешностей зубчато-
го венца находится в пределах
7—8-й степени точности по
ГОСТ 1643—72.
Твердосплавными мелкоми-
дульными червячными фреза-
ми может быть достигнута
6-я степень точности зубча-
тых колес по ГОСТ 9178—72 и
шероховатость /?а = 0,16-4
4-0,32 мкм. Особенно высокое
качество достигается при фре-
зеровании зубчатых венцов из
неметаллических материалов
др.). В этом случае незначи-
тельное округление режущей кромки фрез из быстрорежущей ста-
ли приводит к «волосовидности» обработанной поверхности. Об-
Отклонение
Рис 62. Отклонение основного шага закаленных зубчатых колес при их ше-
винговании твердосплавными шеверами (z = 56, т = 3,5 мм)
1 — до шевингования, 2 — после шевингования
176
работка твердосплавными мелкомодульными червячными фреза-
ми на прецизионных зубофрезерных станках исключает необхо-
димость последующего шевингования колес.
Применение твердосплавного зубообрабатывающего инстру-
мента, наряду с увеличением производительности обработки,
обеспечивает требуемую точность, стабильность размеров и вы-
сокое качество поверхности зубьев обрабатываемых колес. Твер-
досплавный инструмент расширяет технологические возможности
существующих методов обработки зубьев и позволяет 'нарезать
и шевинговать зубчатые колеса из труднообрабатываемых и тер-
мически упрочненных сталей и сплавов.
УСЛОВИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЗУБОРЕЗНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ
Эксплуатация твердосплавных зуборезных инструментов воз-
можна при соблюдении определенных технических и организацион-
ных требований с учетом особенностей их работы. Фрезы можно
эффективно использовать только на станках, отвечающих требо-
ваниям высокоскоростного резания и находящихся в хорошем
техническом состоянии [38]. Устанавливать и закреплять твердо-
сплавный инструмент и деталь при зубофрезеровании необходимо-
более тщательно, чем при обычном зубонарезании. Во( избежа-
ние выкрашивания твердосплавных зубьев фрезы в процессе
наладки ее следует подводить или отводить от детали только
при вращении. Режимы резания при эксплуатации твердосплав-
ного инструмента нужно назначать в соответствии с условиями
обработки, а твердый сплав выбирать в зависимости от материа-
ла заготовки.
При высокоскоростном зубофрезеровании важно не превы-
шать допустимый износ инструмента, так как иначе точность и
качество обработанной поверхности снизятся, мощность, необхо-
димая для резания, возрастет, зубья выкрашатся или сломаются.
После затупления твердосплавные инструменты необходимо
своевременно снимать со станка для перетачивания. Твердо-
сплавные зубья этих инструментов важно предохранить от ско-
лов и выкрашиваний, так как повреждения режущих кромок вы-
зывают их частичную или полную неработоспособность.
Покрытие зубьев полиамидными смолами предохраняет их от
повреждения. Наиболее надежно твердосплавные фрезы сохра-
няют в специальной таре, которая изолирует инструмент от слу-
чайного удара о различные металлические предметы. Кроме того,
она облегчает транспортировку фрез для затачивания, контроля,
в инструментальную кладовую и на рабочее место. Особое зна-
чение тара приобретает для сборных червячных фрез, так как
в нее для удобства эксплуатации помещают наряду с запасным
комплектом зубьев и алмазным кругом некоторую вспомогатель-
ную оснастку (специальный ключ, запасные крепежные винты,
оправку, щетку для очистки зубьев).
177
Мелкомодульные червячные фрезы нужно хранить индивиду-
ально в круглых пластмассовых или металлических (алюминие-
вых) коробках со стержнем внутри и завинчивающейся крышкой.
Установка фрезы на стержень предохраняет режущие кромки от
контакта со стенками тары. Квалифицированный уход за зубо-
фрезерными станками позволяет содержать их в хорошем техни-
ческом состоянии.
При зубофрезеровании на высоких скоростях резания необ-
ходимо часто проверять уровень масла в гидросистеме и его
подачу к подвижным соединениям станка. Нужно систематически
осматривать места крепления колес гитар скоростей, деления,
подач и следить за натяжением приводных ремней. Следует об-
ращать внимание на состояние транспортера для удаления струж-
ки, так как при резании на высоких режимах происходит интен-
сивное стружкоотделение.
Зубофрезерные станки работают на высоких режимах в основ-
ном без применения охлаждающей жидкости. В таких случаях
часть стружки, которая обычно вымывается из зоны резания,
разлетается и может проникнуть между трущимися деталями
станка. Чтобы этого не случилось, необходимо применять ограж-
дающие щитки для защиты от попадания стружки на направ-
ляющие станка и т. д.
У зубофрезерных станков, предназначенных для работы твер-
досплавными фрезами, точность должна соответствовать нормам
по ГОСТ 659—67. В процессе резания необходимо оберегать
трубки подачи воздуха и масла к пневматическим и гидравличе-
ским зажимным устройствам от механических повреждений. Вне-
запное падение давления в них может стать причиной не только
повреждения станка, но и травмирования рабочего.
Правильный уход за станком гарантирует сохранность его
точности и долговечность эксплуатации.
При обработке заготовок колес из стали червячные фрезы
применяют в случаях, когда профиль нарезаемого зуба имеет
увеличенный угол и заниженную высоту. Например, червячные
фрезы с поворотными неперетачиваемыми зубьями используют
на зубофрезерных станках 5312 при зубонарезании венца сталь-
ной детали (из стали 40Х) модуля 2,6 мм с углом профиля 30°
и высотой зубьев 1,6 т и стальных шлицевых валов модуля
1,5 мм с эвольвентным профилем («5 = 30°).
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ ЗУБОРЕЗНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
К работе твердосплавными зуборезными фрезами допуска-
ются лица, тщательно изучившие особенности конструкции инст-
румента, рекомендуемые режимы резания и правила по технике
безопасности. Эксплуатация твердосплавных фрез возможна на
станках, предназначенных для высокоскоростного зубофрезеро-
вания и отвечающих соответствующим требованиям. Работа на
неисправном оборудовании недопустима.
178
Как <и при других видах высокоскоростной обработки, при
зубофрезеровании необходимо обеспечить защиту станочников от
нанесения травм фрезой и стружкой.
В процессе эксплуатации фрез необходимо проводить осмотры
зубьев, опорных сухарей, надежности их крепления и т. п.
В' большинстве случаев визуальный осмотр, переборка фрез и
другие мероприятия по их обслуживанию производят в обеден-
ный перерыв или перед началом смены наладчики. Чтобы пред-
отвратить травмирование глаз отлетающей стружкой, необходимо-
применять защитные очки. Для защиты рабочих от травмирова-
ния стружкой следует устанавливать ограждения. Зубофрезеро-
вание твердосплавными червячными фрезами в большинстве слу-
чаев производят без охлаждения, поэтому при фрезеровании
зубчатых колес из чугуна, латуни, бронзы, пластмассы, тексто-
лита и других неметаллических материалов, сопровождаемого
образованием пыли, станки должны быть оборудованы вытяж-
ной вентиляцией. Во избежание поломки инструмента и возмож-
ного травмирования его частями нельзя работать фрезой, имеющей
износ более допустимой величины. Твердосплавные фрезы, как
правило, имеют большую массу, чем фрезы из быстрорежущей
стали, поэтому возможны случаи ранения рабочих фрезой при
ее установке и снятии, при транспортировке фрез и т. д. Чтобы
не допустить травмирования рук рабочего, надо применять пра-
вильные приемы работы: не измерять деталь и не проверять
шероховатость поверхности ее вблизи вращающейся фрезы, не
поджимать крепежные элементы на ходу станка или при непол-
ной остановке шпинделя. Уборка стружки должна производиться
только с помощью щеток. Не допускается установка на станок
неисправной фрезы, особенно с ненадежно закрепленными, вы-
крошенными, зазубренными или имеющими трещины зубьями.
Необходимо обеспечить жесткость закрепления фрезы на шпин-
деле, прочное и надежное закрепление обрабатываемой детали в
приспособлении. До начала обработки следует убедиться в ис-
правном действии устройств, исключающих самопроизвольный
отжим детали в случае уменьшения давления воздуха или пере-
рыва в подаче электроэнергии.
При зубофрезеровании твердосплавными фрезами необходи-
мо применять режимы резания, указанные в операционной кар-
те. Подводить фрезу к детали следует постепенно, без удара.
При возникновении вибраций необходимо остановить станок,
проверить исправность гидросистемы станка, крепежных приспо-
соблений, работу системы подачи, крепления оправки, фрезы
и т. д. Останавливая станок, сначала надо выключить механизм
подачи, затем вращение шпинделя. При выкрашивании твердо-
сплавных зубьев или их затуплении фрезу необходимо сменить,
а изношенную сдать на перетачивание или переборку. Работу на
станках можно начинать только после устранения неисправностей
и неполадок в механизмах станка и проверки рабочего цикла
станка вхолостую, без нагрузки.
179’
Технологам и рабочим, участвующим в разработке и практи-
ческой реализации технологии обработки твердосплавного зубо-
резного инструмента и его перетачивания алмазными шлифо-
вальными кругами, следует соблюдать ГОСТ 16182—70.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЗУБОРЕЗНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Применение пальцевых, дисковых и червячных модульных
фрез [29], оснащенных твердым сплавом, обеспечивает высокую
экономическую эффективность «при нарезании цилиндрических
колес из различных материалов (табл. 41). Работа инструмента
на высоких режимах резания значительно улучшает использо-
вание зубофрезерных станков по мощности.
В связи с высокой производительностью твердосплавных фрез
число зубофрезерных станков, необходимых для обработки зуб-
чатых колес годовой программы, значительно сокращается.
Удельный годовой расход электроэнергии снижается, несмотря
на 10—30 %-ное увеличение потребляемой мощности при скорост-
ном зубофрезеровании.
41. Эффективность твердосплавных фрез по сравнению с фрезами
из быстрорежущей стали
Фрезй Модуль, мм Материал колес Повышение, число раз
производи - тельности стойкости
Пальцевая черновая Св. 6 Конструкционные уг- леродистые и легиро- ванные стали 1,5—6 3
Дисковая: черновая чистовая Св. 5 0,1 —1,0 Конструкционные уг- леродистые, легирован- ные и жаропрочные ста- ли 2,5—6 2 2—4 10—30
Червячная: получистовая чистовая Примечание Боль сятся к фрезам меньшего мод 0,2—1,5 Конструкционные ста- ли, в том числе жаро- прочные и нержавею- щие чугуны, цветные металлы, пластмассы и др. :я повышения стойкости и прог 10—30 10—20
1,5—10 3—6 3—10
0,2—1,5 1,5—5 5—15
1,5-10 шие значени уля. 1,8—2,5 гзводительнс 2—6 )СТИ отно-
180
Твердосплавные фрезы, как правило, работают без примене-
ния смазочно-охлаждающих жидкостей, что снижает затраты на
обработку деталей. Кроме того, отсутствие на участке охлажда-
ющих жидкостей улучшает гигиенические условия труда зубо-
фрезеровщиков.
Твердосплавные долбяки эффективно применять при обработ-
ке чугунных заготовок колес. Стойкость твердосплавных долбя-
ков по сравнению со стойкостью долбяков из быстрорежущей
стали повышается в 1,5—2 раза.
Применение твердосплавных зуборезных головок на зуборез-
ном станке 528 для обработки конических колес с круговыми
зубьями, например, модуля 10,5 мм из стали 18ХГТ обеспечивает
повышение производительности в 2 раза по сравнению с произ-
водительностью головок с резцами из быстрорежущей стали.
Твердосплавные шеверы модулей 3,5 и 6,0 мм можно приме-
нять при шевинговании зубчатых колес, закаленных до твердости
HRC 40—50. Эффективность в этом случае достигается повыше-
нием окончательной точности шевингованных колес, которые под-
вергают термической обработке до шевингования, в отличие от
колес, шевингованных шеверами из быстрорежущей стали и под-
вергаемых термической обработке после шевингования.
Пример выбора твердосплавной червячной фрезы и расчета экономической
эффективности ее применения Высокоскоростному зубофрезерованию были под-
вергнуты зубья ступицы скользящей муфты коробки перемены передач автомобиля
ГАЗ-53 при годовой программе выпуска деталей свыше 200 тыс шт На ступице
нарезали эвольвентные зубья т = 2,6 мм, аб =30°, z = 36, 6 = 30 мм высотой 5 мм
Деталь изютовляли из стали 38Х твердостью НВ 241—300 Зубья нарезали с при-
пуском под шевингование 0,1—0,12 мм с модифицированным профилем на полу-
автоматическом зубофрезерном станке ВС-200 (на базе станка 5А312) Раньше
зубчатый венец нарезали сборными червячными фрезами с рейками из быстроре-
жущей стали Р18 (da — 90 мм, z=12). В связи с увеличением программы выпуска
деталей повышение производительности было главным вопросом Для увеличения
выпуска деталей со 100 тыс до 200 тыс шт с применением существовавшего ин-
струмента понадобилось бы увеличение числа зубообрабатывающих станков в
2 раза, что было ограничено производственной площадью линии обработки дан-
ной детали Интенсифицировать режимы резания фрезами из быстрорежущей
стали не представлялось возможным из за низкой стойкости фрезы
При выборе твердосплавной червячной фрезы были приняты во внимание
следующие факторы модуль обрабатываемой детали 2,6 мм, высота зуба 5 мм;
угол профиля 30°, 8-я степень точности детали, отсутствие требований кинемати-
ческой точности зубчатого венца, повышенная твердость исходной заготовки;
надежность крепления детали при зубофрезеровании вследствие базирования по
шлицевому отверстию, массовое производство
После рассмотрения изложенных факторов была выбрана менее точная и,
следовательно, более дешевая червячная фреза с твердосплавными (из сплава
Т15К6) поворотными зубьями (da = 140 мм, z= 15), которая с меньшими затрата-
ми, чем при применении затылованных фрез, обеспечивает получение детали не-
обходимого качества Режимы резания твердосплавной червячной фрезой были
приняты по результатам заводских испытаний [41]
Сравнительные технические данные зубофрезерования твердосплавными чер-
вячными фрезами и фрезами из быстрорежущей стали Р18 приведены в табл 42.
Твердосплавными червячными фрезами обеспечивается симметричность про-
филя зубьев в пределах 0,04—0,07 мм (допустимая 0,10 мм), припуск под шевин-
гование 0,10—0,15 мм, биение по среднему диаметру до 0,05 мм (при допуске
181
42. Сравнительные технические данные зубофрезерования твердосплавными
червячными фрезами и фрезами из быстрорежущей стали Р18
Сборная червячная фреза Материал фрезы V, м/мин S, мм/об ним ,wj Среднее число деталей, нарезных до осевого перемещения фрезы, шт S S Число деталей, обрабо- аанныхдо переточки, шт. Число переточек или восставлений профиля твердосплавных зубьев Общее число деталей, обработанных фрезой до полного износа, шт. I Повышение производитель- ности, %
С рей- ками Быстро- режущая сталь Р18 35 2,4 5,0 5-8 0,5— 0,6 35 15 525 —
С пово- ротными режу- щими пластин- ками Твердый сплав Т15К6 180 2,0 2,0 35— 50 0,4— 0,5 600 8 5400 250
0,10 мм). Шероховатость обработанной поверхности зубьев Ra= 1,254-2,5 мкм.
Стойкость твердосплавных червячных фрез на данной операции в 6—10 раз пре-
вышает стойкость фрезы из стали Р18, а производительность зубофрезеровании:
увеличилась в 2,5 раза.
Станок допускает обработку зубчатых колес модуля до 6 мм, поэтому провер-
ка станка на потребляемую мощность при обработке колес модуля 2,6 мм не
обязательна.
Порядок расчета режимов резания твердосплавными червячными фрезами но
отличается от порядка расчета режимов при работе червячными фрезами из бы-
строрежущей стали.
Приведенные выше рекомендации по режимам резания могут служить в ка-
честве исходных данных. Для расчета экономической эффективности применения
твердосплавных червячных фрез исходные данные приведены в табл. 43
Расчет экономической эффективности приведен ниже:
заработная плата основных рабочих
Г — Q b b h f
'“'з ‘-’час^'доп ^в.н ксоц t
0,055 р. при работе фрезами из стали Р18 и 0,022 р. при ра-
боте фрезами из сплава Т15К6;
затраты на инструмент
~ Ши бпер ^пер) ^уб ( Фк^к
а=== 1
0,0775 р. при работе фрезами из стали Р18 и 0,0361 р. при;
работе фрезами из сплава Т15К6;
затраты на электрическую энергию
kckxU,3
и т, *
^дв^вн
182
43. Исходные показатели применения твердосплавной червячной фрезы
вместо фрезы из быстрорежущей стали
Исходные данные Значение показателей
до примене- ния твердо- сплавной фрезы после применения твер до- сплавной фрезы
Годовая программа Аг обрабатываемых деталей, шт. 200 000 200 000
Норма времени t на обработку одной детали, ч 0,083 0,033
Разряд работы IV IV
Часовая тарифная ставка Зчас, руб. 0,479 0,479
Коэффициент £доп дополнительной заработной платы 1,079 1,079
Коэффициент £соц, учитывающий отчисления в фонд социального страхования 1,07 1,07
Коэффициент £в.н выполнения норм времени 1,2 1,2
Цена Ци фрезы или комплекта зубьев, руб. 38 114
Число деталей <?ст. нарезанных одной фрезой или комплектом зубьев за весь срок службы, шт. 525 5400
Число переточек 77перет 15 8
Коэффициент Z?y6 случайной убыли червячных фрез (коэффициент стойкости) 1,0 1,1
Затраты Спер на одну переточку (восстановление профиля твердосплавных зубьев), руб. 0,18 3,46
Суммарная мощность электродвигателей обору- дования, кВт 7 7
Цена Цэ электрической энергии, руб./кВт 0,018 0,018
Коэффициент kB загрузки двигателя оборудования по времени 0,8 0,5
Коэффициент kN загрузки двигателя оборудования по МОЩНОСТИ 0,5 0,7
Средний КПД &дв электродвигателя оборудования 0,8 0,9
Коэффициент kc, учитывающий потери электрической энергии в сети 1,05 1,05
Коэффициент kK, учитывающий холостые хода обо- рудования 0,25 0,25
Норма 7сож расхода СОЖ, литр на деталь 0,1 —
Коэффициент учитывающий потери СОЖ 1,2 —
Цена Дсож одного литРа СОЖ, руб. 0,12 —
Число Q06 зубофрезерных станков 5 3
Тип оборудования 5А312 5А312
Оптовая цена Цо$ единицы технологического обору- дования, руб. 9050 9050
Балансовая стоимость £>об единицы оборудования, ру?; 8000 8000
Норма а0 амортизационных отчислении, % 6,7 6,7
Затраты 30б на все виды планово-предупредительно- го ремонта и межремонтное обслуживание за ремонт- ное обслуживание за ремонтный цикл, приходящийся на единицу сложности, руб. 320 320
Группа ремонтной сложности Ro$ зубофрезерного оборудования И 11
Коэффициент р,об занятости оборудования выполне- нием операции зубофрезерования 1,0 1,0
183
Продолжение табл. 43
Исходные данные качение показателей
до примене- ния твердо- сплавной фрезы после применения твердо- сплавной фрезы
Коэффициент &ув, учитывающий увеличение расходов на ремонт станка вследствие увеличения режимов резания Общий коэффициент Во^, учитывающий влияние ти- па производства, размеров оборудования, материала деталей, условий работы и т. д. на продолжитель- ность ремонтного цикла оборудования Основная площадь S06, занимаемая одной единицей оборудования, м2 Коэффициент ko6, учитывающий дополнительную площадь на единицу оборудования (проезды, проходы) Коэффициент Ms, учитывающий занятость производст- венной площади выполнением операции зубофрезеро- вания Среднегодовые расходы Cs по эксплуатации 1 м2 производственной площади, руб Нормативный коэффициент Ен эффективности капи- тальных вложений Необходимое число корпусов Цена Ck одного корпуса, руб. 1,0 0,85 10 2,0 1,0 10 0,15 1,2 0,85 10 2,0 1,0 10 0,15 12 120
0,00143 р. при работе фрезами из стали Р18 и 0,004 р. при
работе фрезами из сплава Т15К6;
затраты на СОЖ
^сож = ^сож ^сож ^сож
0,0144 р. при работе фрезами из стали Р18;
затраты на амортизацию оборудования
Q ___ Црб0.обао6
а “ Ю0Лг
0,00151 р. при обработке фрезами из стали Р18 и 0,00091 р.
при обработке фрезами из сплава Т15К6;
затраты на ремонт оборудования
Q ___ ^обФобЗобЦоб ^дв
₽ -4г^об
0,01036 р. при обработке фрезами из стали Р18 и 0,00653 р.
при обработке фрезами из сплава Т15К6;
184
затраты на эксплуатацию производственных площадей
Sq6^o6Qo6^s CS
^а пл ~
0,005 р. при обработке фрезами из стали Р18 и 0,003 р. при
обработке фрезами из сплава Т15К6;
суммарная себестоимость обрабатываемой детали
G>n = С3 + Сп 4- Сэ + Ссож + + Ср + Са пл
0,1652 р. при обработке фрезами из стали Р18 и 0,06894 р.
при обработке фрезами из сплава Т15К6;
себестоимость деталей годового плана
с = СОПАГ
33 040 р. при обработке фрезами из стали Р18 и 13 788 р. при
обработке фрезами из сплава Т45К6;
капитальные вложения в оборудование
QoG^oG
40 000 р. при обработке фрезами из стали Р18 и 24 000 р. при
обработке фрезами из сплава Т15К6;
годовой экономический эффект при обработке твердосплавны-
ми червячными фрезами по сравнению с обработкой фрезами
из быстрорежущей стали
Эгод = АС + Е„Ыг0 = 23 152 р.
Структура основных составляющих экономической эффектив-
ности приведена в табл. 44.
44. Составляющие экономической эффективности
Показатель Значение показателей
руб. % к итогу
Экономия заработной платы основных рабочих с 6600 28,5
начислениями
Экономия по инструменту 8280 35,8
Экономия затрат на эксплуатацию оборудования (затраты на электрическую энергию, СОЖ, ремонт и амортизацию оборудования, занимаемые плошади) 4360 18,8
Высвобождаемые капитальные вложения в оборудо- 3910 16,9
вание (приведенная величина) 23 150 100
Годовой экономический эффект
Приведенный пример расчета экономической эффективности
применения твердосплавных червячных фрез в реальных про-
мышленных условиях подтверждает экономическую целесообраз-
ность внедрения этих фрез в массовом и крупносерийном произ-
водстве.
185
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аленин М. П. Производительное зубофрезерование жаропрочных сталей.
«Прогрессивные методы обработки материалов». ЛДНТП, 1966. 31 с.
2. Алмазная обработка твердосплавных пластинок — зубьев червячных;
фрез.— «Машиностроитель», 1966, № 3, с. 28—29. Авт.: И. П. Захаренко,
О. И. Моисеенко, С. И. Диденко и др.
3. Балашов Ю. А. Электролитическое шлифование твердосплавных шеве-
ров.— В кн.: Усовершенствование зубообрабатывающего инструмента. М.,
НИИМАШ, 1969, с. 320—324.
4. Вагин П. Т. Исследование и опыт внедрения крупномодульных твердо-
сплавных дисковых ферз.— В кн.: Усовершенствование зубообрабатывающего
инструмента. М., НИИМАШ, 1969, с. 480—487.
5. Витенберг Ю. Р., Соболев Н. П. Зубообрабатывающие станки и инстру-
менты в приборостроении. Л., «Машиностроение», 1969. 284 с.
6. Европейская станкостроительная выставка 1969 г. в Париже, раз-
дел V. «Зубообрабатывающие станки». 62 с.; раздел IX «Металлорежущий
инструмент». 151 с. М., НИИМАШ, 1969.
7. Захаренко И. П. Чистовая обработка зуборезного инструмента кругами
из синтетических алмазов и кубического нитрида бора.— В кн.: Усовершенст-
вование зубообрабатывающего инструмента. М., НИИМАШ, 1969, с. 389—404.
8. Захаренко И. П., Мильштейн М. 3. Алмазная обработка твердосплавного
металлорежущего инструмента. Киев. «Техника», 1966. 128 с.
9. Захаренко И. П., Мойсеенко О. И., Диденко С. И. Червячные твердо-
сплавные фрезы для изготовления колес с зацеплением Новикова.— В кн.: Тех-
нология и организация производства. Киев. УкрНИИНТИ, 1967, № 4, с. 78—81.
10. Зубков В. А., Марченко Н. В. К вопросу о конструктивных особенно-
стях и технологии изготовления мелкомодульных червячных фрез, оснащенных
пластинками твердого сплава.— В кн.: Усовершенствование зубообрабатываю-
щего инструмента. М„ НИИМАШ, 1969, с. 355—359.
11. Зубофрезерование стальных зубчатых колес с зацеплением Новикова
твердосплавными червячными фрезами. — В кн.: Технология и организация произ-
водства. Киев, УкрНИИНТИ, 1969, № 4, с. 34—35. Авт.: И. П. Захаренко,
В. П. Синайский, О. И. Мойсеенко и др.
12. Иноземцев Г. Г., Иванов Н. И. Сборные шлицевые червячные фрезы.—
В кн.: Усовершенствование зубообрабатывающего инструмента. М., НИИМАШ,
1969, с. 266—278.
13. Иноземцев Г. Г., Силкин В. П. Скоростное зубонарезание твердосплав-
ными зуборезными головками.— В кн.: Металлорежущий и контрольно-измери-
тельный инструмент. М., НИИМАШ, 1972, вып. 1, с. 9—14.
14. Исследование нарезания стальных зубчатых колес червячными фрезами,
оснащенными твердым сплавом. Экспресс-информация «Автоматические линии
и металлорежущие станки». 1968, № 9, с. 41.
15. Коганов И. А., Федоров Ю. Н. Нарезание зубьев цилиндрических зуб-
чатых колес твердосплавными резцовыми головками.— «Станки и инструмент»,
1966, № 9, с. 18—20.
186
16. Коганов И. А., Федоров Ю. Н., Пузырев В. А. Конструкция и техноло-
гия изготовления твердосплавных резцовых головок для нарезания цилиндри-
ческих зубчатых колес и звездочек. — В кн.: Усовершенствование зубообрабаты-
вающего инструмента. М., НИИМАШ, 1969, с. 370—377.
17. Конструкции и технология изготовления твердосплавных мелкомодуль-
ных червячных фрез. Киев. УкрНИИНТИ, 1969. 20 с. Авт.: И. П. Захаренко,
О. И. Моисеенко, С. И. Диденко и др.
18. Лосева С. С., Вуйцик Г. Л. Особомелкозернистые вольфрамокобальто-
вые сплавы группы ОМ.— В кн.: Рациональное использование твердого сплава
в промышленности. ЛДНТП, 1971, с. 9—12.
19. Люкшин В. С. Теория винтовых поверхностей в проектировании режу-
щих инструментов. М., «Машиностроение», 1967. 370 с.
20. Маргулис Д. К. Сборные фрезы для скоростного чернового зубофрезе-
рования.— В кн.: Прогрессивные методы производства зубчатых колес и их
технологичность. Машгиз, 1962, с. 240—262.
21. Мильштейн М. 3., Вдовин Г. П., Кербиков Л. С. Конструкции, расчет
и изготовление сборных твердосплавных шеверов.— В кн.: Усовершенствование
зубообрабатывающего инструмента. М., НИИМАШ, 1969, с. 212—220.
22. Мильштейн М. 3., Кербиков Л. С., Вдовин Г. П. Алмазное шлифование
зубьев твердосплавных шеверов.—«Станки и инструмент», 1970, № 1, с. 7—29.
23. Мойсеенко О. И. Новые конструкции и технология изготовления твердо-
сплавных червячных зуборезных фрез. Киев. УкрНИИНТИ, 1968. 48 с.
24. Мойсеенко О. И. Твердосплавные сборые червячные фрезы.— В кн.:
Усовершенствование зубообрабатывающего инструмента. М., НИИМАШ, 1969,
с. 18—135.
25. Мойсеенко О. И. Твердосплавные сборные червячные фрезы средних
модулей.— В кн.: Синтетические алмазы. Киев. УкрНИИНТИ, 1970, вып. 1,
с. 7—29.
26. Мойсеенко О. И., Захаренко И. П., Мастный Л. Е. Сборные червячные
фрезы с твердосплавными затылованными зубьями. НИИНФОРМТЯЖМАШ,
1969, № 17. 26 с.
27. Мойсеенко О. И., Мастный Л. Е. Заточка твердосплавных червячных
фрез. — В кн.: Синтетические алмазы. Киев. УкрНИИНТИ, Институт сверхтвер-
дых материалов, 1969, вып. 5, с. 43—45.
28. Мойсеенко О. И., Сидоренко Л. С., Мастный Л. Е. Новые твердосплав-
ные червячные фрезы. НИИНФОРМТЯЖМАШ, 1970, № 10, 30 с.
29. Мойсеенко О. И., Сидоренко Л. С., Мастный Л. Е. Определение эффек-
тивности внедрения твердосплавных червячных фрез. Киев, УкрНИИНТИ. 1970.
12 с.
30. Обработка резанием с высокими скоростями. Зубофрезерование твердо-
сплавными червячными фрезами. Экспресс-информация «Режущие инструмен-
ты», 1971, № 5, с. 26—39.
31. Павлов Л. Е. Применение новых инструментальных материалов для
изготовления зуборезного инструмента.— В кн.: Усовершенствование зубообра-
батывающего инструмента. М., НИИМАШ, 1969, с. 32—44.
32. Павлов Л. Е. Твердые сплавы для червячных фрез.— В кн.: Технология
машиностроения, вып. 3. М., ЦИНТИАМ, 1963, с. 46—50.
33. Павлов Л. Е. Цвис Ю. В. Современные конструкции зубообрабатываю-
щего инструмента. М., «Машиностроение», 1972. 40 с.
34. Пахомов В. В., Уваров В. Г. Исследование долбяков с напаянными
пластинками твердого сплава для обработки зубчатых колес среднего модуля.—
В кн.: Усовершенствование зубообрабатывающего инструмента. М., НИИМАШ,
1969, с. 475—479.
35. Прогрессивная технология изготовления мелкомодульных червячных
твердосплавных фрез.— В кн.: Технология и организация производства. Киев.
УкрНИИНТИ, 1966, № 3, с. 67—71. Авт.: И. П. Захаренко, О. И. Мойсеенко,
€. И. Диденко и др.
36. Проскуряков Ю. Г., Беззубенко Н. К-, Верхотуров Б. Я. Исследование
сил и мощности при скоростном зубофрезеровании. — В кн.: Современные спо-
собы и технология обработки упрочняюще-калибрующими инструментами. Че-
лябинский политехнический институт. 1962, с. 122—144.
187
37. Родин П. Р. Проектирование и производство режущего инструмента.
М.-Киев, Машгиз, 1962. 254 с.
38. Рекомендации по исследованию и режимам работы червячных зуборез-
ных фрез с поворотными неперетачиваемыми пластинками-зубьями из твердого-
сплава. М., НИИНФОРМТЯЖМАШ, 1967, 20 с. Авт.: А. М. Розенберг,
И. П. Захаренко, О. И. Мойсеенко и др.
39. Романов В. Ф. Расчеты зуборезных инструментов. М., «Машинострое-
ние», 1969. 253 с.
40. Справочник по алмазной обработке металлорежущего инструмента.
Киев, «Техника». 1971. 208 с. Авт.: В. Н. Бакуль, И. П. Захаренко, Я. А. Кун-
кин и др.
41. Твердосплавные червячные фрезы.—«Автомобильная промышленность»,
1969, № 6, с. 32—33. Авт.. И. П. Захаренко, О. И. Мойсеенко, Л. Е. Мастный
и др.
42. Третьяков А. И. Металлокерамические твердые сплавы. «Металлургиз-
дат», 1962. 592 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . . . . ................................ 3
Глава I. Особенности твердосплавных зуборезных инструментов 5
Назначение зуборезных инструментов и твердые сплавы для
их изготовления . . ....................... &
Выбор материала сборного и составного зуборезного инст-
румента . .................................. 8
Основные положения, учитываемые при проектировании
зуборезных инструментов . .................... 8
Глава II. Конструкции и расчет твердосплавных зуборезных инстру-
ментов . ......................11
Дисковые модульные фрезы....................................И
Пальцевые модульные фрезы ....................16
Червячные фрезы . . ...........................18
Резцовые головки для цилиндрических зубчатых колес . . 51
Зуборезные долбяки . . . ....................51
Зуборезные головки для конических колес с круговыми
зубьями...............................................57
Зубострогальные резцы .....................................61
Дисковые шеверы . . ...........................63
Глава Ш. Технология изготовления твердосплавных зуборезных
инструментов . . ...............71
Изготовление стальных деталей сборных и составных инст-
рументов . . . ........................71
Получение твердосплавных заготовок инструментов . . 72
Алмазно-абразивный инструмент для обработки зуборезных
инструментов . . . . ..............77
Электрофизические и электрохимические методы размерной
обработки зуборезных инструментов ................... 85
189
Типовые технологические процессы обработки зуборезных
инструментов алмазными кругами........................87
Контроль инструментов .................................153
Глава IV. Эксплуатация твердосплавных зуборезных инструментов 155
Зубофрезерные станки и оснастка для работы фрезами 155
Режимы резания зуборезными фрезами.......................164
Качество обработки зубчатых колес твердосплавными инст-
рументами . .............................174
Условия рациональной эксплуатации твердосплавных зуборез-
ных червячных фрез.................................177
Техника безопасности при работе зуборезными инструмен-
тами ..............................................178
Эффективность применения зуборезных инструментов . . . 180
Список литературы...................................................186
И Б № 1445
Олег Иванович Мойсеенко, Лаврентий Ерофеевич Павлов,
Станислав Иосифович Диденко
ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ ЗУБОРЕЗНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Редактор издательства И. И. Лесниченко
Технические редакторы Н. В. Тимофеенко, Л. П. Гордеева
Корректор Ж. Л. Суходолова
Переплет художника А. И. Гольдмана
Сдано в набор 15/VI 1977 г. Подписано к печати 15/VIII 1977 г. Т-09294 Формат 60Х90’/1»
Бумага типографская До 2 Усл. печ. л. 12,0 Уч.-изд. л. 11,75 Тираж 15 000 экз. Заказ № 548»
Цена 75 коп.
Издательство «Машиностроение», 107885, Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., 3.
Московская типография № 6 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета
Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
109088, Москва, Ж-88, Южнопортовая ул., 24.