Н С Равська - Питання формоутворення торцевими фрезами зубчастих коліс - страница 1

Страницы:
1 

ВИПУСК 11, 2011

Процеси механічної обробки в машинобудуванні

УДК 621.922.04

Н.С. Равська, д.т.н., проф. С.П. Воробйов, студ.

Національний технічний університет України „КПІ"

ПИТАННЯ ФОРМОУТВОРЕННЯ ТОРЦЕВИМИ ФРЕЗАМИ ЗУБЧАСТИХ КОЛІС

У статті розглянуто питання зубонарізання зубчастих коліс торцевими фрезами методами обкочення та копіювання. Розв'язано задачі знаходження профілю різальної кромки зуба торцевої фрези та профілю затилувального різця при нарізанні коліс методом копіювання.

Вступ. Зубчасті колеса - найбільш розповсюджені в машинобудуванні. Вони застосовуються для передачі обертання між паралельними, перехресними, та мимобіжними осями за допомогою циліндричних, конічних, черв'ячних та гвинтових зубчастих передач. В залежності від конструкції зубчастого колеса, форми його зуба, вимогами до точності та шорсткості поверхонь та обсягу виробництва застосовуються різні способи виготовлення та різні зуборізні інструменти [1, 2].

Серед існуючих способів зубонарізання циліндричних коліс найбільше поширення знайшла обробка зубчастих коліс черв'ячними фрезами. Проте, не зважаючи на високу продуктивність цього способу застосування черв'ячних фрез, вносити відповідні похибки в профіль нарізаємого колеса, що викликано заміною теоретичного точного евольвентного черв'яка архімедовим або конволюнтним.

В той час відомо, що спосіб нарізання бочкоподібних зубчастих коліс торцевими фрезами [3-6] характеризуються не тільки високою продуктивністю, а й точністю.

Проте теорія формоутворення зубчастих коліс в достойній мірі не розроблена, зокрема не стосується їх оброблення торцевими фрезами по методу копіювання. Питання формоутворення зубчастих коліс торцевими фрезами по методу копіювання розглядаються в даній роботі.

Оброблення зубчастих коліс профілюючими колами методом обкочення. Схема обробки зубчастих коліс профілюючими колами торцевої фрези зображена на рисунку 1.

© Н.С. Равська, С.П. Воробйов, 2011

231

V

Рис. 1. Схема оброблення зубчастих коліс профілюючими колами торцевої фрези

Торцева фреза обертається навколо своєї осі з кутовою швидкістю

TUj. В результаті цього обертання вершинні точки А і С зубів

описують профілюючі кола. Поряд з обертанням фреза здійснює

прямолінійно-поступальний рух зі швидкістю V . Швидкість V направлена перпендикулярно осі заготовки. Заготовка обертається

навколо своєї осі зі швидкістю Ш .

В цьому випадку рух профілюючих кіл відносно заготовки буде коченням без ковзання початкової площини по початковому циліндру. Радіус початкового циліндра приймається рівним радіусу основного

кола     , тоді V  CQ -    . Розмір h дорівнює ширині западини зуба,

виміряної по дузі основного кола. В перерізі що проходить через вісь фрези перпендикулярно осі заготовки в результаті руху обкочення профілюючі точки А і  С утворюють  евольвентні  профілі, щоспівпадають з теоретичними евольвентними профілями оброблюваного зубчастого колеса.

В дозвільному перерізі ІІ-ІІ точки Еі і Кі профілюючих кіл так як і точки А і С сформують евольвентні профілі зубів. Проте відрізок ЕіКі більше відрізка АіСі. Тому ширина западини на основному колі в перерізі ІІ-ІІ буде на величину А перевищувати ширину западини в перерізі І-І. Тобто при зазначеному способі оброблення утворюється

бочкоподібна  форма зуба.  Величина   А   при цьому дорівнює:

Оброблення стандартних зубчастих коліс по методу обкочення можна вести торцевою збірною фрезою з прямолінійними кромками

При обертанні навколо осі фрези прямолінійні різальні кромки, розташовані в осьових перерізах фрези описують конічні вихідні інструментальні поверхні.

Вихідні інструментальні поверхні перетинаючись з середнім перерізом І-І зубчастого колеса, утворюють профіль стандартної рейки. В результаті руху обкочення в перетині І-І буде утворений стандартний   профіль   западини   зуба   зубчастого   колеса, якщо

V = (О • Гю, де   Гю   - радіус ділильного кола, рівний радіусу

початкового циліндра колеса.

В довільному перерізі ІІ-ІІ профіль вихідної інструментальної поверхні спряженої рейки буде криволінійним. Так як розміри, виміряні в перерізі ІІ-ІІ вздовж початкової прямої, перевищують відповідні розміри у вихідному перерізі

І-І, то автоматично утворюється бочкоподібна форма зуба фланкованим профілем, що, як відомо, покращує роботу зубчастої передачі.

Оброблення зубчастих коліс торцевими фрезами методом копіювання. При обробленні зубчастих коліс методом обкочення виникає задача визначення профілю зуба фрези та його різальної кромки.

Вважається відомим профіль вихідної інструментальної поверхні (і) в системі ХіУі.

Якщо проектувати фрези з кутами (рис. 2) у = 0 та А = 0 , коли передня площина проходить через вісь фрези, форма різальної кромки і профіль зуба фрези в осьовому перерізі, що співпадає з формою

А = К1Е1 - А1В1

[7].затилувального різця, будуть тотожні профілю вихідної інструментальної поверхні.

Рис. 2. Визначення профілів різальної кромки фрези на затилувального різця

Для підвищення стійкості фрез доцільно створювати на різальній частині додатні передні кути у. В цьому випадку необхідно визначити профілі зуба фрези в передній площині, тобто форму різальної кромки, та профіль зуба фрези в осьовому перерізі, що співпадає з формою різальної кромки затилувального різця.

Визначення профілю різальної кромки зуба фрези. Різальна кромка, в цьому випадку знаходиться як лінія перетину вихідної інструментальної поверхні обертання, профіль котрої співпадає з профілем западали зуба оброблюваного колеса, з передньою плоскою поверхнею, положення якої визначається величиною переднього кута

Профіль вихідної інструментальної поверхні в системі Хі-Уі (рис. 2) вважається відомим. Координати довільної точки М будуть ХіУі21=0. Радіус фрези в вершині точці А дорівнює Я. Радіус обертання точки М навколо осі фрези дорівнює Я-Хі. Через базову точку А під кутом у проведемо передню площину, перпендикулярнуплощині П3. Коло обертання точки М навколо осі фрези перетинається з передньою площиною в точці В, котра буде точкою різальної кромки.

Аналогічно точці В знаходяться інші точки різальної кромки АВ. В натуральну величину форма різальної кромки проектується на площину П4 (рис. 2), котра іде паралельно передній площині і визначається за відомими проекціями АіВі та А3В3 різальної кромки в системі площин проекцію ПіП3. Розглядаючи наведене графічне рішення можна записати формули для аналітичного визначення форми різальної кромки зуба фрези.

Задані наступні величини:

Координати опорних точок ХіУ\ профіля вихідної інструментальної поверхні;

R - радіус фрези в базовій точці; у - передній кут в базовій точці; Z - число зубі в фрезі;

Тоді координати Х4У4 опорних точок різальної кромки фрези

будуть

Уі

v--—

cosy

ХА = R - (R VJcas 8 = R-Y^gyctgS

де

н-хл v '

Координати точок ХіУі опорних точок різальної кромки затилувального різця, передня площина котрого співпадає з площиною ХіУі, будуть:

ХІ = Х1

де кут 5 вимірюється в радіанах.

Координати Хі точок різальної кромки затилувального різця співпадають з координатами Хі відповідних точок профілю вихідної інструментальної поверхні.

Визначення форми різальної кромки затилувального різця. Приймемо, що задня поверхня зуба фрези утворюється при осьовому затилуванні різцем, передня площина котрого проходить через вісь фрези, паралельно площині П2. При осьовому затилуванні траєкторією довільної точки В різальної кромки буде гвинтова лінія ВК, проекції якої позначені ВіКі та В3К4 (рис. 2). Цю гвинтову лінію за звичний називають кривою затилування. Крива затилування з площиною ХіУі перетикаються в точці К. Аналогічно точці К знаходяться інші точки лінії АК перетину задньої поверхні зуба фрези з площиною ХіУі.

Будемо вважати, що задня поверхня оброблюється затилувальним різцем, передня площина якого співпадає з площиною Х1У1. Тоді різальною кромкою затилувального різця буде крива АК.

В натуральну величину різальна кромка затилувального різця А2К2 визначається в проекції на площину П2 за правилом зміні площин проекцій.

На основі графічного вирішення запишемо аналітичні формули для визначення різальної кромки затилувального різця:

у =у.-—в 1      1 г-и.

де кут 5 вимірюється в радіанах і розраховують за формулою (1); К -задана величина затилування.

Оскліьки при нарізанні зубчастих коліс торцевими фрезами методом копіювання одна сторона западини зуба є випуклою поверхнею, а друга увігнутою, то в процесі зачеплення нарізаних таким чином коліс випукла поверхня дотикається з увігнутою поверхнею. В цьому випадку автоматично створюється, як при нарізанні зубчастих коліс по методу обкочення, бочкоподібність зубів колеса. Це пояснюється том, що радіуси увігнутої поверхні, які описуються зовнішнім різальними кромками фрези більші ніж радіуси випуклої поверхні.

Висновки. В статті розглянуті питання можливості оброблення зубчастих коліс торцевими фрезами методами обкочення і копіювання. Показано, що при нарізанні зубчастих коліс по методу обкочення вихідна інструментальна поверхня може мати прямолінійний профіль, в той час як при використанні методу копіювання профіль вихідної інструментальної поверхні повинен мати криволінійний профіль.

Вирішені графічно та аналітично задачі визначення профілю різальної кромки та профілю затилувального різця при осьовому затилуванні зуба фрези при обробці зубчастих коліс методом копіювання.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты [учебник] П.Р. Родин. - Вище школа, 1974. - 400 с.

2. Иноземцев Г.Г. Обработка цилиндрических зубчатых колес фрезерными головками методом непрерывного деления / Г.Г Иноземцев, Д.В. Варнаков. - Саратов, Саратовского университета, 1972. - 166 с.

3. А.С. 227066 СССР МКИ В23 9/04. Способ нарезания криволинейных по длине зубьев цилиндрических зубчатых колес / Г.И. Машковский, М.И. Догода / СССР / Опубл 16.09.68., Бюл. № 27.

4. А.С. 1526935 СССР МКИ В23 9/00. Способ обработки зубчатых колес с криволинейной формой зубьев / А.К. Сидоренко, С.П. Налетов, В.Д. Коротков / Опубл. 07.12.89, Бюл. № 45.

5. Коганов И.А. Фрезерование цилиндрических колес с круговыми зубьями / И.А. Коганов, Г.М. Шейкин / [Известия ВУЗов №10]. - М. : Машиностроение, 1969. - С. 181.

6. Лопато Г.А. Конические и чаноидные передачи с круговыми зубьями / Г.А. Лопато, Н.Ф. Кабатов, Н.Г. Сегаль. - М. : Машиностроение, 1977. - 423 с.

7. Полевой В.И. Разработка инструмента для нарезания цилиндрических колес с арочными зубьями : дис. ... канд. тех. наук. - Киев, 1991. - С. 28-107.

РАВСЬКА Наталія Сергіївна - доктор технічних наук, професор кафедри інтегрованих технологій машинобудування Національного технічного університету України "КПІ".

Наукові інтереси:

- теорія проектування інструменту.

ВОРОБЙОВ Сергій Петрович - студент кафедри інтегрованих технологій машинобудування Національного технічного університету України "КПІ".

Наукові інтереси:

- технологія машинобудування.

Подано 30.08.2011

 

Страницы:
1 


Похожие статьи

Н С Равська - Визначення швидкості різання при різних кінематичних схемах обробки

Н С Равська - Заточування черв'ячних зуборізних фрез

Н С Равська - Питання формоутворення торцевими фрезами зубчастих коліс

Н С Равська - Різальний інструмент проектування виготовлення експлуатація