ЧЕРВЯЧНАЯ ФРЕЗА Российский патент 2006 года по МПК B23F21/16 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к зуборезному инструменту, работающему по методу обкатки.

Известны червячные фрезы с прямыми осевыми стружечными канавками [1]. Прямые канавки обеспечивают равномерность фрезерования. Однако при прямых осевых канавках в процессе фрезерования, при нулевом переднем угле на вершине зуба, передний угол на боковых режущих кромках с одной стороны зуба получается положительным (выходная кромка), а с другой- отрицательным (входная кромка). На входную кромку, имеющую отрицательный передний угол, приходится больший объем срезаемого металла, что увеличивает силы резания, вызывая нежелательные вибрации, негативно сказывающиеся на ресурсе инструмента, и требует повышенной жесткости станка [2].

Известны червячные фрезы с винтовыми стружечными канавками, которые выполняются нормально к виткам червяка по среднему расчетному цилиндру [1], принятые за прототип.

У фрез с винтовыми стружечными канавками передние углы на боковых кромках равны нулю, однако режущие кромки зубьев одновременно вступают в контакт с заготовкой, что вызывает неравномерность фрезерования, а следовательно, повышаются требования к жесткости станка [2]. Несмотря на одинаковые параметры режущего клина на входной и выходной кромках, условия резания на этих кромках значительно различаются в связи с разным объемом срезаемого слоя. Лимитирующим является износ выходной кромки. Основной причиной повышенного износа задней поверхности выходной кромки относительно входной является отклонение стружек, срезаемых входной и вершинной кромками в сторону выходной режущей кромки. В результате увеличивается деформация сдвига в слоях, срезаемых выходной кромкой, создается более высокое давление, способствующее интенсивному износу, вплоть до прорыва режущей кромки. [3].

Таким образом, указанные конструкции имеют следующие недостатки:

- боковые кромки зуба червячной фрезы изнашиваются неравномерно, что снижает общий ресурс работы фрезы из-за достижения предельного износа выходной кромки, в то время как входная кромка имеет значительный ресурсный запас;

- снижение ресурса работы инструмента из-за вибраций, вызванных, для фрез с винтовыми канавками одновременным врезанием зубьев, а для фрез с осевыми канавками - отрицательным передним углом входной кромки, срезающей больший объем металла;

- повышенные требования к жесткости станков и инструмента из-за неравномерности фрезерования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение стойкости червячной фрезы.

Технический результат предлагаемого изобретения - равномерное распределение износов по входной и выходной кромкам при уменьшении величины максимального износа зубьев, а также снижение сил резания и уровня вибраций инструмента. Указанный технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в известной червячной фрезе с винтовыми стружечными канавками угол наклона передней поверхности канавок по среднему расчетному цилиндру больше угла подъема витков фрезы. При этом передний угол на вершине зуба выбирается оптимальным для конкретных условий работы фрезы.

На фиг.1, 2 показана червячная фреза предлагаемой конструкции, у которой угол наклона передней поверхности канавок по среднему расчетному цилиндру λ_m больше угла подъема витков фрезы λ_m0. При этом на входной кромке передний угол γ₂ увеличивается на величину (λm₀-ω₀)°, а на выходной кромке передний угол γ₁ уменьшается на ту же величину. Поскольку входная кромка снимает больший объем металла и в большей степени определяет силы резания, то увеличенный передний угол способствует снижению сил резания и повышает равномерность фрезерования. Уменьшение переднего угла на выходной кромке увеличивает длину контакта стружки с передней поверхностью, тем самым смещается зона максимальных температур от режущей кромки и уменьшается вероятность прорыва режущей кромки.

Были проведены испытания червячной фрезы, выполненной по предлагаемому изобретению.

Испытания проводили в производственных условиях механосборочного производства Волжского автомобильного завода при зубофрезерной обработке ведущей шестерни переднего моста.

Испытывали фрезу, у которой стружечная канавка была выполнена с углом наклона 6,° что на 2° больше угла подъема витков фрезы, а величина переднего угла при вершине зуба, выбранная из условия обеспечения оптимальности процесса резания, была равна 7°.

Предлагаемая фреза сравнивалась со стандартной фрезой, стружечная канавка которой была выполнена нормально к виткам червяка.

Испытания показали следующее:

- количество обработанных деталей между переточками, при использовании фрезы с предлагаемой геометрией, возросло в 1,5 раза по сравнению со стандартной фрезой, при снижении максимальной величины износа лимитирующей выходной кромки по задней поверхности с 0,36 мм до 0,27 мм;

- отношение износов выходной и входной кромки снизилось с 1,56 до 1,31 при снижении абсолютных значений величины износа в 1,7 раза.

Червячные фрезы с предлагаемой геометрией рекомендованы для использования в условиях Волжского автомобильного завода.

Источники информации

1. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Г.Н.Сахаров. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: МАШГИЗ, 1963. С.696-697.

2. Справочник конструктора-инструментальщика. Под общ. ред. В.И.Баранчикова. - М.: Машиностроение, 1994. С.453-454.

3. Медведицков С.Н. Высокопроизводительное зубонарезание фрезами. М.: Машиностроение, 1981. С.35-43.

Изобретение относится к области машиностроения, зуборезному инструменту. Фреза имеет винтовые стружечные канавки. Для повышения стойкости угол наклона передней поверхности канавок по среднему расчетному цилиндру выполнен больше угла подъема витков фрезы, а величина переднего угла на вершине зуба фрезы выполнена оптимальной для конкретных условий зубофрезерования. 2 ил.

Червячная фреза, имеющая винтовые стружечные канавки, отличающаяся тем, что угол наклона передней поверхности канавок по среднему расчетному цилиндру выполнен больше угла подъема витков фрезы при оптимальной величине переднего угла на вершине зуба фрезы для конкретных условий ее работы.