Способ обработки зубчатых деталей для внешнего и внутреннего зацепления Советский патент 1993 года по МПК B23F9/00 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, особенно к обработке зубчатых деталей для внешнего и внутреннего зацепления.

Целью изобретения является повышение производительности резания, точности и качества изготовления зубчатых деталей за счет устранения вибрации режущего инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве инструмента использован комплект резцов с различной величиной радиуса режущих кромок, каждым из которых осуществляют очередной проход, при этом величину радиуса для всех резцов, кроме резца последнего прохода, определяют по соотношению

RI (0,7-0,9) +0,35(i - 1)R,

где RI - радиус режущей кромки резца при |-м проходе;

i - номер прохода при прорезке впадины, начиная с первого (чернового) проходя, при 1 1;

R - радиус номинального профиля впадины,

а радиус кромки резца последнего прохода равен радиусу номинального профиля обрабатываемого участка.

С целью устранения вибраций, повышения скорости резания и качества окончательно обработанной поверхности на последнем (чистовом) проходе прорезка впадины при первом (черновом) проходе производится с углублением номинального профиля впадины на 0,2-0,3 мм..

00

ь.

ь.

00

со

На фиг.1 показаны сечения слоев снимаемого металла, перпендикулярные направлению резания при последовательной прорезке впадины резцами с радиусами режущей кромки соответственно Ri, R., Нз и R: на фиг.2 - зависимость производительности резания на каждом проходе от соотношения

. на фиг.З - изменение частоты вибрации к

резца на последнем чистовом проходе в зависимости от углубления номинального профиля впадины на первом (черновом) проходе.

Нарезание зубьев осуществляется на зубодолбежном или зубострогальном станке, снабженном механизмом единичного деления. При нарезании зубьев на цилиндрической поверхности заготовки детали за несколько проходов выполняется последовательная прорезка впадин комплектом резцов с различной величиной радиуса режущих кромок. На первом проходе выполняются прорези по всей окружности заготовки детали резцом с радиусом режущей кромки RL на втором - резцом с радиусом режущей кромки Ra и т.д. На последнем (чистовом) проходе выполняется резание по всей поверхности впадины резцов, радиус режущей кромки которого равен радиусу номинального профиля впадины R (фиг.1). Число проходов зависит от радиуса R номинального профиля впадины.

Ширина резца ti (длина хорды, соответствующая участку окружности режущей кромки резца) на i-м проходе, начиная с первого чернового при 1 1, определяется по величине подачи на один двойной ход Si, усилию резания, допускаемому станком P/jon, и известному удельному усилию резания Ср для данного обрабатываемого материала из соотношения

т,- РД°П Ср Si

Для резцов второго и последующих проодов, кроме последнего (чистового), ширина резца также определяется из оотношения (1) с учетом того, что. общая ширина резания состоит из двух участков, расположенных по обе стороны от уже имеющейся прорези. Окончательная обработка выполняется резцом с радиусом режущей кромки R, равным радиусу номинального профиля впадины.

Опыт нарезания зубьев, а также проведенные заявителем исследования влияния радиуса режущей кромки резца RI на произ- врдительность резания, частоту вибраций резца и качество обработанной поверхно

сти показали, что при каждом проходе существует область значений RI, при которой достигается максимальная производительность резания. За пределами этой области

5 производительность заметно уменьшается. Это объясняется тем, что за пределами указанной области как слева, так и справа уменьшается объем металла, снимаемого резцом за один двойной ход.

10 В результате исследований, проведенных при нарезке зубьев различного профиля на деталях из различных материалов, получены графики зависимости производительности резания при каждом проходе от

15RI безразмерного параметра - отношения и

к

определены оптимальные области этих соотношений, при которых производительность резания является максимальной

20 (фиг.2). Области оптимальности при каждом проходе заштрихованы.

Анализ и обработка результатов исследований методами теории случайных функций показали, что указанные оптимальные

25 области, кроме области, соответствующей последнему чистовому проходу, устойчиво подчиняются соотношению

Rl (0,7-0,9)+0,35 (i-1)R(2) где RI - радиус режущей кромки резца при

30 |-м проходе;

I - номер прохода при прорезке впадины, начиная с первого (чернового) при 1 1; R - радиус номинального профиля впадины.

35 На фиг.2 показана зависимость производительности резания при каждом проходе от соотношения -W- при нарезке зубьев

радиусом номинального профиля впадин 40 R 37,5 мм на внутренней цилиндрической поверхности обоймы муфты роликового шпинделя прокатного стана диаметром 535 мм из стали марки 34ХНЗМ. При этом были определены следующие значения радиусов режущей кромки резцов при четырех проходах: RI 30 мм; R2 43 мм; Ra 56 мм; R/1 69 мм.

Так как окончательная прорезка впадин на.последнем чистовом проходэ происходит 50 при съеме стружки по всему периметру впадины, на этом проходе резко возрастают усилие резания и частота вибраций резца, что отрицательно оказывается на производительности резания и качестве окончатель- 55 но обработанной поверхности впадины. С целью уменьшения усилия и повышения производительности резания, снижения ча- слоты вибраций резца и повышения качества поверхности впадины при первом

45

(черновом) проходе выполняется углубление номинального цилиндрического профиля впадины на 0,2-0,3.мм (см.фйг.1), Это углубление не влияет на работоспособность сопряженных деталей, в частности обоймы, роликов и головки муфты роликового шпинделя. Кроме того, оно представляет собой естественный карман для смазки, что улучшает условия удержания смазки в зацепле- нии трущихся элементов муфты и способствует повышению ее работоспособности.

Выполнение углублений во впадинах между зубьями при первом (черновом) проходе позволяет обрабатывать впадины, сни- мая стружку при всех последующих проходах на двух участках, расположенных симметрично относительно радиальной оси впадины, Благодаря этому резко уменьшаются вибрации резца, повышается резания и качество обработанной поверхности впадины, Оптимальная величина углубления 0,2-0,3 мм определена при исследовании влияния углубления впадины на первом проходе на частоту вибраций резца при последнем проходе (фиг.З). Установлено, что частота вибраций и соответственно шероховатость поверхности впадины на последнем проходе уменьшаются при увеличении углубления до 0,3 мм, после чего величина углубления не оказывает влияния на частоту вибраций и она остается на постоянном минимальном уровне. Интенсивность снижения вибрамий заметно уменьшается после углубления профиля впадины на 0,2 мм, что и позволило принять величину углубления в пределах 0,2-0,3 мм.

Углубление номинального профиля впадины при первом проходе контролируют по смещению е центра окружности радиуса R1 режущей кромки резца относительно центра окружности номинального профиля впадины радиуса R, которое определяется по формуле

e (0,2-0,3) + R-Ri.(3) Эта формула выводится из геометрических построений при наложении окружностей радиусов RI и R. Глубина резания при после- 5 дующих проходах определяется из условия оставления минимального припуска для последнего чистового прохода.

Применение предлагаемого способа позволяет значительно повысить произво0 дительность резания, точность и качество изготовления деталей для внешнего и внутреннего зацепления при выполнении на их наружных и внутренних поверхностях впадин полуцилиндрического профиля.

5 Формула изобретения

Способ обработки зубчатых деталей для внешнего и внутреннего зацепления, имеющих профиль зубьев, выполненный по сложным кривым с выпуклыми и вогнутыми

0 участками в условиях единичного деления за несколько проходов инструментом, режущие кромки которого очерчены по радиусу, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности резания,

5 точности и качества изготовления зубчатых деталей за счет устранения вибрации, в качестве инструмента использован комплект резцов с различной величиной радиуса режущих кромок, каждым из которых осущест0 вляют очередной проход, при этом величину радиуса для всех резцов, кроме резца последнего прохода, определяют по соотношению

RI (0,7. -0,9) + 0,35(1 -1)R,

5 где RI - радиус режущей кромки резца при. 1-м проходе;

i - номер прохода при прорезке впадины, начиная с первого (чернового) прохода при 1 1;

0R - радиус номинального профиля впадины,

а радиус кромки резца последнего прохода равен радиусу номинального профиля обрабатываемого участка.

а и

ел

5 «

SI

§SI

f U

H

a

t

ж. .л it. I Ј dd

м « If u u i W U г«

: . jcpul.Ј; .

V Л Iх ,

«8/I

i /S 1 I S 1 Ь 5 i

1-0.1ХР- О. I |х О

1 х|-ЙХ

ж. .л it. I Ј dd

u u i W U г«

Использование: обработка металлов резанием, в частности обработка зубчатых деталей для внешнего и внутреннего зацепления. Сущность изобретения: обработку зубчатых деталей осуществляют комплектом резцов с различной величиной радиуса режущих кромок, каждым из которых осуществляют очередной проход. Величину радиуса для всех резцов, кроме резца последнего прохода, определяют с учетом радиуса режущей кромки резца при i-м проходе, номера прохода при прорезке впадины, начиная с первого (чернового) прохода при i 1, и радиуса номинального профиля впадины. Радиус кромки резца последнего прохода равен радиусу номинального профиля обрабатываемого участка. Прорезка впадины при первом (черновом) проходе производится с углублением номинального профиля впадины на 0,2-0,3 мм. 3 ил.

№

о 5И

D

, (3 (4

у1Луалвнив впаЗинш при пЯрёом fysgxeSt. ни.

fPwt.,3

I