ЧЕРВЯЧНАЯ ИГЛОФРЕЗА-ЛЕТУЧКА Российский патент 2008 года по МПК B23F21/20 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для нарезания зубьев червячной цилиндрической передачи.

Известна сборная червячная фреза-летучка для нарезания червячных колес, состоящая из насадного цилиндрического червяка с неполным витком-зубом и входящего в отверстие червяка эксцентрического кольца, которое при установке фрезы на шпинделе зубофрезерного станка обеспечивает образование заднего угла и постоянный вылет зуба [1].

Недостатком известной фрезы является низкая производительность, шероховатость, обработанной поверхности и невысокая стойкость из-за того, что она выполнена монолитной и не позволяет использовать ее корпус после всех переточек зуба, а это увеличивает затраты на инструмент, кроме того, при переточках фрезу необходимо снимать со станка и передавать на заточной станок.

Задачей изобретения является повышение производительности и качества зубообработки путем исключения операции затылования и введением комбинированной иглофрезерной зубообработки.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой червячной фрезы-летучки для нарезания червячных колес в виде цилиндрического червяка, состоящая из корпуса и неполного витка в виде зуба, при этом она выполнена сборной с механическим креплением неперетачиваемой твердосплавной пластины в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, свободно установленной на штифте, который запрессован во вставной нож, имеющий возможность радиального перемещения в пазу корпуса при ввертывании винтов для прижима пластины к периферийной поверхности корпуса, при этом неполный виток зуба выполнен из пакета пучков проволочного ворса в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, выступающими над пластиной на величину натяга, и закреплен с помощью тяги, проходящей через отверстие в каждом пучке и соединяющей вставной нож с задней планкой с помощью гайки, на периферийной поверхности корпуса выполнен паз в форме «ласточкин хвост», в котором с возможностью окружного перемещения расположены вышеназванные задняя планка и пучки проволочного ворса.

Особенности конструкции червячной иглофрезы-летучки поясняются чертежами.

На фиг.1 представлена предлагаемая червячная иглофреза-летучка, вид с торца; на фиг.2 - вид по Б на фиг.1; на фиг.3 - вид по А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Г - Г на фиг.5 элемента В на фиг.1; на фиг.5 - вид сверху на элемент В на фиг.4; на фиг.6 - сечение Д - Д на фиг.5 элемента В на фиг.1; на фиг.7 - конструкция пучка ворса из проволоки, из которых набирается неполный виток зуба; на фиг.8 - сечение Е - Е на фиг.7; на фиг.9 - пакет пучков проволочного ворса под нагрузкой в рабочем положении, находящийся во впадине между нарезанными зубьями обрабатываемого колеса.

Предлагаемая червячная фреза-летучка служит для нарезания червячных колес методом обкатывания, при котором воспроизводится зацепление червяка с червячным колесом, где в качестве червяка используется предлагаемая червячная фреза, а в качестве червячного колеса - обрабатываемая заготовка. Червячная фреза-летучка представляет собой цилиндрический червяк и состоит из корпуса 1 и неполного витка - зуба 2. Червячная фреза-летучка выполнена сборной с механическим креплением неперетачиваемой твердосплавной режущей пластиной 3 в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками.

Режущая пластина 3 свободно установлена на штифте 4, который запрессован в отверстие вставного ножа 5. Вставной нож 5 имеет возможность радиального перемещения в пазу 6 корпуса 1 при ввертывании винтов 7.

Винтами 7, при их ввертывании в корпус 1, пластина 3 прижимается к периферийной поверхности корпуса 1. Поверхность вставного ножа 5, на которую опирается режущая пластина 3, срезана и заточена так, что образуется отрицательный передний угол и положительные задние углы по профилю зуба.

Червячная фреза-летучка представляет собой неполный виток 2 червяка с параметрами производящей винтовой поверхности червячной фрезы, спроектированной для данного нарезаемого червячного колеса с шагом t.

Неполный виток 2 помимо режущей пластины 3 изготовлен из пакета пучков проволочного ворса 8. Пакет выполнен в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, выступающими над пластиной 3 на величину натяга i (см. фиг.2). Пакет пучков проволочного ворса 8 закреплен к корпусу известными способами.

В предлагаемой конструкции как вариант разработан оригинальный способ крепления пучков проволочного ворса, который представлен ниже.

Сначала изготовляют пучок ворса 9 из отдельных проволочек, соединенных, например, точечной сваркой, как показано на фиг.7-8. В этом пучке различаются радиально расположенные проволочки 9_Р и проволочки, расположенные в окружном направлении, 9_О. Каждый пучок ворса 9 имеет отверстие 10 и нижнюю часть в виде ласточкина хвоста 11. Пучки проволочного ворса 9 нижней частью устанавливаются в паз 12, имеющийся на корпусе 1, и нанизываются на тягу 13. Тяга 13 одним концом жестко закреплена, например запрессована, во вставном ноже 5, а на втором конце тяги нарезана резьба. На периферийной поверхности корпуса выполнен паз 12 в форме «ласточкин хвост» на всей длине неполного витка.

Окончательное крепление проволочного ворса 9 на корпусе производится путем стягивания пучков гайкой 14, накручиваемой на резьбовой конец тяги 13, на которой предварительно установлена задняя планка 15. При закручивании гайки 14 происходит окружное перемещение и уплотнение пучков проволочного ворса, а также их жесткое соединение с корпусом.

После общей сборки перед зубоиглофрезерованием необходимо шлифовать по профилю игольчатую часть витка с учетом натяга i.

Пример. Фрезеровали 29 зубьев, m=3 червячного колеса, изготовленного: ступица из стали 45, венец из бронзы А9Ж3А, на зубофрезерном станке мод. 53А20В, предлагаемой червячной иглофрезой-летучкой, оснащенной режущей пластиной из твердого сплава ВК4, используемой для черновой обработки, и пакета пучков проволочного ворса для окончательной чистовой обработки. Эти переходы производились одновременно благодаря особенности конструкции червячной иглофрезы-летучки. Согласно традиционного типового технологического процесса для окончательной чистовой обработки подобного червячного колеса использовался шевинговальный станок, например, мод. 5Б702В, на котором шевинговали окончательно.

Обработка осуществлялась по методу тангенциальной подачи [2]. Обрабатываемое колесо при эксплуатации сцепляется с однозаходным червяком, поэтому иглофрезерование ведем с подачей 0,9...0,15 мм/об стола, скорость резания 12...18 м/мин. Возможность регулирования режущей пластины в корпусе по высоте позволяет получить однородное качество зацепления червячных колес. Чистовая отделка зубьев осуществляется вслед за черновым фрезерованием, с помощью пучков проволочного ворса, которые установлены за режущей пластиной в виде неполного витка 2. Рекомендуются следующие припуски под чистовое иглофрезерование, см. таблицу 1.

Таблица 1. Припуски (мм) на толщину зуба червячных колес

Модуль, ммПод иглофрезерованиеДо 20,35Св. 2 до 40,35...0,55«4 «60,55...0,80«6 «80,80...1,00«8 «101,00...1,30«10 «141,00...1,50

В качестве ворса применяют стальную пружинную проволоку диаметром 0,5...1,0 мм из стали 65Г. Для осуществления отделочной обработки необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса были выше этих параметров материала обрабатываемой заготовки в 1,5...2 раза, соотношение l/I, где I - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов, находилось в пределах 50...100, а коэффициент К_п плотности проволочного ворса в пределах 0,7...0,9; при этом натяг должен составлять - i=0,7...1,5 мм.

В процессе обработки впадины заготовки червячного колеса пучки ворса 9_О входят в распор между зубьями (см. фиг.9) и прижимаются к заготовке с натягом. Благодаря тому что пучки ворса 9_О окружного направления работают двумя своими концами, на силовое воздействие на обрабатываемые боковые поверхности зубьев будет влиять длина l_O. Основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность осуществляется первыми по ходу вращения проволочными элементами 9_O, имеющими наибольшие свободную длину l и прогиб f. Соседние с ними проволочные элементы упруго поджимают их, несколько увеличивая сосредоточенное суммарное воздействие на обрабатываемые поверхности.

Испытания предлагаемой червячной иглофрезы-летучки показали, что усилие прижатия пучка к обрабатываемой поверхности заготовки составляет 200...600 Н на 10 мм ширины рабочей поверхности инструмента, а тангенциальная составляющая силы резания равна 150...550 Н.

Для обработки предлагаемым инструментом необходимо соблюдать условия

К_р=р/σ_в=1,5...2,0,

где р - давление при иглофрезеровании, МПа;

σ_в - предел прочности материала обрабатываемой заготовки, МПа.

Выбор соответствующего давления р зависит от физико-механических свойств материала проволочного ворса, от жесткости и плотности последнего, а также от натяга Н [3].

Предлагаемая червячная иглофреза-летучка повышает производительность за счет совмещения операций черновой и чистовой обработки быстрорежущей пластиной и пучками проволочного ворса, сокращает количество операций и число рабочих мест, исключает операцию затылования, благодаря использованию неперетачиваемой твердосплавной пластины с механическим креплением, а также улучшает качество и точность зубообработки введением комбинированной иглофрезерной зубообработки.

Источники информации

1. А.с. СССР № 107509, МПК В23F 21/18. Червячная фреза-летучка для нарезания червячных колес. И.С. Сахно. Заявка 7102/455163, 05.07.1955 - прототип.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.1. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1986. С.371-372.

3 Гавриленко И.Г. Способ совмещения предварительной и окончательной иглофрезерной зачистки цилиндрических деталей // Автоматизация и современные технологии. - 1992. - № 9. - С.27-30.

Фреза предназначена для нарезания червячных колес и состоит из корпуса и неполного витка в виде зуба. Для повышения производительности и качества зубообработки она выполнена сборной с механическим креплением неперетачиваемой твердосплавной пластины в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, свободно установленной на штифте, который запрессован во вставной нож, имеющий возможность радиального перемещения в пазу корпуса при ввертывании винтов для прижима пластины к периферийной поверхности корпуса. При этом неполный виток зуба выполнен из пакета пучков проволочного ворса в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, выступающими над пластиной на величину натяга, и закреплен с помощью тяги, проходящей через отверстие в каждом пучке и соединяющей вставной нож с задней планкой с помощью гайки. На периферийной поверхности корпуса выполнен паз в форме «ласточкин хвост», в котором с возможностью окружного перемещения расположены вышеназванные задняя планка и пучки проволочного ворса. 9 ил. 1 табл.

Червячная фреза-летучка для нарезания червячных колес в виде цилиндрического червяка, состоящая из корпуса и неполного витка в виде зуба, отличающаяся тем, что она выполнена сборной с механическим креплением неперетачиваемой твердосплавной пластины в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, свободно установленной на штифте, который запрессован во вставной нож, имеющий возможность радиального перемещения в пазу корпуса при ввертывании винтов для прижима пластины к периферийной поверхности корпуса, при этом неполный виток зуба выполнен из пакета пучков проволочного ворса в форме трапеции с прямолинейными боковыми профилирующими режущими кромками, выступающими над пластиной на величину натяга, и закреплен с помощью тяги, проходящей через отверстие в каждом пучке и соединяющей вставной нож с задней планкой с помощью гайки, на периферийной поверхности корпуса выполнен паз в форме «ласточкин хвост», в котором с возможностью окружного перемещения расположены выше названные задняя планка и пучки проволочного ворса.