ДОЛБЯК ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Российский патент 1996 года по МПК B23F21/04 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано в машиностроении и других металлообрабатывающих предприятиях.

Известны долбяки для нарезания зубьев зубчатых колес (ГОСТ 12509-75 и ГОСТ 12510-71 "Долбежки зуборезные чистовые), изготавливаемые из быстрорежущих сталей Р18, Р6М5К, имеющих твердость рабочей поверхности НRC62.65 и шероховатость режущей кромки R_a=0,2 мкм.

Однако долговечность работы известных конструкций долбяков определяется износостойкостью быстрорежущих сталей Р18, Р6М5К и марками сталей и чугунов обрабатываемых деталей. Так, при обработке внутренних зубьев венцов колес из стали 40Х длительность работы долбяков до переточки составляет 8 ч (480 мин). Критерием, определяющим необходимость переточки, является увеличение радиусов заточки режущих кромок долбяков, увеличение шероховатости поверхности образуемых зубьев. При этом значительно увеличивается и сила резания, что может привести к поломке зубьев долбяка.

Известны конструкции долбяков с наносимыми на переднюю и заднюю поверхность покрытиями, например TiN методом ионно-плазменного напыления на установках типа "Булат". Однако, по данным эксперимента, малая толщина покрытия (до 0,5-1,0 мкм) не обеспечивает значимого увеличения долговечности работы долбяков до переточки и не превышает 25% от времени работы (Верещака А.С. Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями, М. Машиностроение, 1986, с. 138).

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция зубообрабатывающего инструмента с наносимым на переднюю-заднюю поверхности покрытием методом электроискрового легирования (Технологическая инструкция опытного завода института прикладной физики АН МССР: Электроискровое легирование АИИ 25276.00004 ТИ: Кишинев: 1991, 18 с. ). Износостойкое покрытие наносится после выполнения процесса заготовки. Недостатками конструкции инструмента, выбранного за прототип, является увеличение шероховатости поверхностей до R_a 3,2 мкм, особенно режущей кромки, и значительные затраты времени и средств (материал, электроэнергия) для образования износостойких покрытий на значительной площади передней и задней поверхности. Увеличение шероховатости режущей кромки требует после выполнения процесса образования покрытия дополнительной операции процесса доводки режущей кромки (алмазной заточки), что для зубообрабатывающего инструмента с эвольвентным профилем режущей кромки весьма сложно. При этом осуществляется снятие с уменьшением толщины образуемого слоя износостойкого покрытия.

Задачей изобретения является разработка технического решения, которое обеспечило бы повышение срока службы инструмента при снижении материальных и энергетических затрат.

Задача решается тем, что покрытие на поверхности долбяка согласно изобретению нанесено на переднюю поверхность в виде полосы на расстоянии 0,8-1,2 мм от режущей кромки эквидистантно ее профилю при толщине слоя 0,035-0,045 мм и ширине, равной 0,5-0,8 модуля нарезаемого зуба зубчатого колеса. Преимущество предлагаемого решения заключается в том, что нанесение износостойкого покрытия в виде полосы на переднюю поверхность режущей части долбяка в 20-30 раз сокращает площадь покрытия, а следовательно, время обработки. При этом нанесение покрытия на расстоянии 0,8-1,2 мм от режущей кромки эквидистантно ее профилю сохраняет достигнутую при алмазной заточке и доводке шероховатость R_a 0,2 мкм и профиль зуба; толщина слоя покрытия в пределах 0,035-0,045 мм обеспечивает хорошее сцепление с основной поверхностью, образует сплошной слой покрытия и минимальные остаточные внутренние напряжения растяжения. Увеличение слоя покрытия выше верхнего предела приводит к его неравномерности, несплошности, недостаточной адгезии, большим внутренним напряжением растяжения и не обеспечивает повышение срока службы инструмента. Ширина полосы образуемого покрытия (Н), равная 0,5-0,8 модуля нарезаемого зубчатого колеса (m): H (0,5 0,8)m, определялась экспериментально, так же как и остальные характеристики, и соответствует длине контакта сходящей стружки с передней поверхностью долбяка. Увеличение ширины полосы покрытия больше предлагаемой не обеспечивает срока службы инструмента.

На фиг. 1 приведен общий вид долбяка, на переднюю поверхность 1 которого методом электроискрового легирования нанесено покрытие 2; на фиг. 2 - упрочняемый зуб долбяка с покрытием на передней поверхности при заявляемом соотношении размеров; на фиг. 3 разрез по А-А режущей кромки зуба долбяка.

Процесс нанесения износостойкого упрочняющего покрытия методом электроискрового легирования на переднюю поверхность зуба долбяка выполняется после окончательной заточки долбяка при использовании специального токонепроводящего шаблона. Последующей дополнительной обработки после нанесения покрытия не требуется.

Пример конкретного выполнения способа. После заточки бывшего в работе долбяка из стали Р18, m=3 мм для нарезания зубьев зубчатых колес выполняется процесс упрочнения. На передней поверхности долбяка закрепляется специальный токонепроводящий шаблон, соответствующий модулю долбяка. Используя прорези шаблона, было нанесено износостойкое покрытие компактным электродом из материала Т15К6 методом электроискрового легирования на установке "Элитрон-22" на режимах 2 и 3, при силе тока I 1,0 А, частоте тока f 200 Гц, времени легирования τ 1 мин/см². Ширина покрытия составила Н 2,2 мм, что соответствует 0,65 модуля зубчатого колеса, расстояние 1,0 мм от режущей кромки эквидистантно профилю зуба.

Упрочненные по указанной технологии долбяки с заявленным соотношение размеров образуемого покрытия при испытаниях в производственных условиях на зубообрабатывающем участке завода "Дальэнергомаш" увеличивают долговечность работы между переточками в 3 раза. ЫЫЫ1 ЫЫЫ2

Использование: обработка металлов резанием, в частности, проектирование, изготовление и эксплуатация зубообрабатывающего инструмента. Сущность изобретения заключается в том, что на переднюю поверхность зубов долбяка наносят в виде полосы износостойкое покрытие, которую располагают эквидистантно профилю зуба. 3 ил.

Долбяк для нарезания зубьев зубчатых колес, на переднюю поверхность зубьев которого нанесено износостойкое покрытие, отличающийся тем, что покрытие нанесено в виде полосы шириной 0,5 0,8 модуля, которая расположена эквидистантно профилю зуба на расстоянии 0,8 1,2 мм от режущей кромки, а толщина покрытия составляет 0,035 0,045 мм.