Способ фрезерования врезных зубьев колеса Советский патент 1993 года по МПК B23F5/22 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к способам фрезерования закаленных врезных зубьев зубчатых колес, изготовленных из твердых материалов, склонных к снижению механической прочности при местных нагревах (прижогах) поверхности в процессе резания.

Цель изобретения - повышение качества и производительности фрезерования за Счёт уменьшения площади контакта фрезы с обрабатываемой поверхностью и совмещения черновой и чистовой обработки.

Благодаря такому выполнению способа уменьшается площадь контакта фрезы с обрабатываемой поверхностью, совмещается черновая и чистовая обработка, что позволит повысить качество и производительность обработки врезных зубьев колес, изготовленных из твердых материалов. Сохраняется прочность и твердость закаленных зубьев (исключаются прижоги и т.п.), что повышает долговечность обрабатываемых колес. В процессе правки червячной фрезы используют профильный шлифовальный круг с непрерывным контролем его износа и смещением вдоль оси вращения на величину износа, что позволяет исключить необходимость применения крупных алмазов и многопроходной правки абразивной червячной фрезы.

Кроме того, колесу в процессе продольной подачи сообщают связанный с перемещением подачи дополнительный доворот. Это позволяет расширить технологические возможности способа за счет обеспечения продольной модификации врезных зубьев. На фиг.1 изображена червячная фреза, находящаяся в станочном зацеплении с врезными зубьями колеса; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - путь одной из точек, лежащих на делительном цилиндре обрабатываемого колеса, проходимый в течение одного цикла обработки по заявляемому способу; на фиг.4 - форма концов зубьев, получающаяся- при обработке заявляемым способом (размеры лунок увеличены); на фиг.5 - шлифовальный круг для правки абразивных витков червячной фрезы и устройство для его правки; на фиг.б - сечение Б-Б на фиг.5.

Способ фрезерования врезных зубьев колеса осуществляют вращающейся червячной фрезой 1 в условиях обката с врезными зубьями колеса 2, вращающегося вокруг своей оси. Колесо 2 и червячная фреза 1 кинематически связаны между собой и совершают относительно движение подачи. Зубья 3 червячной фрезы 1 имеют сплошные винтовые.профильные поверхности Б и В, причем радиус R вершин ее зубьев меньше радиуса г впадин на концах зубьев 4 колеса 2, т.е. диаметр фрезы 1 меньше диаметра окружности С закругления дна впадин врезных зубьев 4 колеса 2 у их концов, образованных при предшествующей обработке. Режущая часть червячной фрезы 1 выполнена из абразивного материала, имеющего зернистость, плавно уменьшающуюся от крупной к мелкой по мере перехода от черновых к чистовым виткам. Червячная фреза 1 и колесо 2 находятся в станочном зацеплении на протяжении всей обработки. Червячная фреза 1 вращается по стрелке F, а колесо 2 - по стрелке К, т.е. осуществляется движение обкатки. Обработка включает следующие переходы. Вращающуюся червячную фрезу 1 в начальном сечении N колеса 2 вводят по стрелке М во впадины врезных зубьев колеса 2 до контакта наружной поверхности фрезы 1 с дном впадины колеса

2, а затем отводят на 0,04-0,08 мм. При этом профильные винтовые поверхности витков Б и В червячной фрезы 1 с боковыми поверхностями Г и Е зубьев и дном впадины колеса 2 не контактируют. Линейную скорость

0 червячной фрезы 1 на наружном диаметре выбирают равной 240-600 м/мин.

Затем вращающемуся по стрелке К колесу 2 от руки сообщают медленный допол- нительный к вращению по стрелке К

5 поворот по стрелке Р. В результате этого поворота витки червячной фрезы 1 профильными винтовыми поверхностями Б врезаются на 0,04-0,05 мм в боковые Поверхности Г врезных зубьев (отсчет по лимбу) колеса 2.

0 Вращаясь в движении обкатки колесо 2 совершает требуемое число оборотов (устанавливается на практике). При этом червячная фреза 1 на всех зубьях колеса 2 вырезает в сечении N лунки 5 на боковых

5 поверхностях Е. Колесу 2 сообщают поворот по стрелке О, отводя боковые поверхности Г зубьев на 0,03-0,04 мм от профильных винтовых поверхностей Б червячной фрезы. 1. В этом положении контакта между червяч0 ной фрезой 1 и колесом 2 нет. После этого червячной фрезе 1 сообщают продольную подачу в направлении S 1-5 мм/об. При этом движении контакт между фрезой 1 и колесом 2 восстанавливается, так как вели-,

5 чина поворота колеса 2 по стрелке О меньше врезания по стрелке Р. Профильные винтовые поверхности Б фрезы 1 снимают припуск 0,01-0,02 мм на проход на всем протяжении боковых поверхностей Г врез0 ных зубьев колеса 2 до сечения Т. В сечении Т продольную подачу автоматически прекращают. Колесу 2 автоматически сообщают поворот по стрелке Р. Те же профильные винтовые поверхности Б червячной фрезы 1

5 врезаются на 0,04-0,05 мм в боковые поверхности Г зубьев колеса 2. Колесо 2 автоматически совершает при выключенной подаче 6-10 полных оборотов, формируя лунку 5 на боковых поверхностях зубьев те0 перь уже в сечении Т. Благодаря тому, что по профилю Г на концах зубьев сформированы лунки, площадь контакта абразивной режущей части червячной фрезы 1 при последующем проходе при обработке профи5 лей Г зубьев между лунками 5 (между сечениями N и Т остается постоянной. Сечения N и Т являются концами зубьев. Между сечениями N и Т - рабочая часть зуба. Постоянно усилие резания и деформации колеса 2 и инструмента, что обеспечивает

высокую точность профиля и продольной формы зубьев. При этом улучшается и интенсивность резания, так как обеспечивается выход червячной фрезы 1 в лунки 5. Колесу 2 автоматически сообщают поворот по стрелке О. При этом профильные винтовые поверхности Б фрезы 1 отходят от боковых поверхностей Г зубьев, а профильные винтовые поверхности В фрезы 1 врезаются в боковые поверхности Е зубьев на 0,04- 0,05 мм. Колесо 2 совершает при выключенной подаче 6-10 оборотов, формируются лунки 5 глубиной 0,04-0,05 мм на боковых поверхностях Е зубьев в сечении Т. Затем колесо 2 поворачивают по стрелке Р и отводят на 0,03-0,04 мм боковые поверхности Е зубьев от профильных винтовых поверхностей В фрезы 1.

Червячной фрезе 1 сообщают продольную подачу по стрелке У. Профильные винтовые поверхности В фрезы 1 снова вступают в контакт с боковыми поверхностями Е зубьев, так как поворот по стрелке Р меньше, чем по стрелке О. Фреза снимает припуск 0,01-0,02 мм с боковых поверхностей зубьев на всем протяжении до сечения N. Для избежания врезания при реверсировании подачи, а также для получения лунок заданной глубины, при наладке станка производят выравнивание люфтов в цепях привода колеса 2.

В сечении N продольную подачу по стрелке У прекращают. Колесу 2 автоматически сообщают поворот по стрелке О. Профильные винтовые поверхности В фрезы 1 на 0,04-0,05 мм врезаются в боковые поверхности Е зубьев. Колесо 2 при этом совершает 6-10 оборотов. Колесу 2 сообщают поворот по стрелке Р, но на 0,01-0,02 мм больший, чем в первый раз.

Далее описанные переходы повторяют столько раз, сколько требуется до полного снятия заданного припуска. Все движения автоматизированы.

После снятия заданного припуска вращающуюся фрезу 1 выводят из впадин зубьев вращающегося колеса 2 по стрелке Ж. Фрезе 1 сообщают перемещение по стрелке Ф на величину, кратную осевому шагу винтовой ее линии, чтобы ввести в резание чистовые мелкозернистые витки. Фрезу 1 по стрелке М снова вводят в резание и выполняют два или несколько циклов чистовой обработки для получения заданной шероховатости и точности, аналогичных черновым циклам.

Шероховатость обработанной поверхности зависит от величины зерна абразива чистовой части червячной фрезы 1 и может быть получена в пределах 1,25-0,16 Ra.

Перемещения фрезы 1 по стрелке Ф могут применяться и при черновых проходах для введения в резание свежих участков витков фрезы 1 (главным образом при сре- 5 зании больших припусков).

Для продольной модификации боковых поверхностей врезных зубьев колеса 2 ей при продольной подаче сообщают дополнительные к описанным выше медленные и

связанные с движением S повороты.

Для модификации боковых поверхностей Г поворот вначале по стрелке О, а затем - по стрелке Р. Для модификации боковых поверхностей Е колесу сообщают дополни5 тельные и связанные с дпижением У повороты вначале по стрелке Р, а затем по стрелке О.

В процессе фрезерования осуществляют периодическую правку витков абразив0 ной режущей части червячной фрезы 1 по винтовым поверхностям Б и В и наружному цилиндру профильным шлифовальным кругом 6 с непрерывными контролем и компенсацией его износа и смещением его вдоль

5 оси по стрелке Ш. В результате правки затупившиеся абразивные зерна удаляются с винтовых поверхностей Б и В фрезы 1, а точность винтовых поверхностей, нарушившаяся вследствие износа поверхностей,

0 восстанавливается.

Для образования необходимого профиля правящего шлифовального круга 6, фор- мирующего как исходный, так и модифицированный профиль абразивной

5 режущей части червячной фрезы 1, периодическую правку шлифовального круга 6 производят алмазами 7. Траектория движения алмазов 7 устанавливается сменными шаблонами 8 из листового материала. Профиль

0 сменных шаблонов 8 соответствует исходному контуру червячной фрезы 1, если не применяется модификация и модифицированному - если применяется профильная модификация. Для поддержания точности

5 винтовой линии абразивной режущей части червячной фрезы 1 правку ее винтовых поверхностей производят сначала по правым, а затем по левым винтовым поверхностям. Положение шлифовального круга 6 вдоль

0 его оси вращения фиксируют с помощью алмазного щупа 9, контактирующего с рабо- чей поверхностью шлифовального круга 6. При износе правящего шлифовального круга 6 более 0,003-0,005 мм и прекращении

5 контакта с алмазным щупом 9, круг 6 автоматически перемещают вдоль его оси вра- . щения, восстанавливая контакт с алмазным щупом 9 - компенсируют износ. Компенсация износа правящего шлифовального круга 6 производится непрерывно в течение правки абразивной режущей части червячной фрезы 1.

Пример конкретного выполнения, Способ был опробован в частности для обработки вал-шестерни m 6 мм, z 20, ft 9 °22 ; радиус закругления впадин г 62 мм, ширина зубчатого венца b 120 мм, степень точности 7В. Материал - сталь 20ХНЗА, термообработка-- цементация на глубину 0,8-1,2 мм с последующей закалкой и отпуском, Твердость зубьев 55-62 НРСэ. Режущая часть червячной фрезы выполнена из электрокорунда белого 25А. Черновая ее часть - из зерна 25, чистовая - 8 с плавным переходом между ними из смеси зерна 16 и зерна 10. Радиус фрезы R 56 мм. Режимы фрезерования следующие: частота вращения л 1400 1/мин. Скорость резания 500 м/мин. Подача черновая и чистовая - 3,0 мм/об. Глубина срезаемого за проход слоя - 0,015 мм. Глубина лунки 0,05 мм. Шлифовальный круг для правки червячной фрезы из карбида кремния 63С, зерно 40-25,

Формула изобретения 1. Способ фрезерования врезных зубьев колеса червячной фрезой в условиях обката и осевой подачи одного из элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и производительности за счет уменьшения площади контакта фрезы с обрабатываемой поверхностью и совмещения черновой -и чистовой обработки, используют абразивную фрезу с плавно уменьшающейся по виткам зернистостью и радиусом вершин зубьев .меньше радиуса дна впадин колеса за концами зубьев, последовательно производят обработку одноименных профилей зубьев, при этом на

концах зубьев пс длине отключают осевую подачу, сообщают колесу дополнительный доворот, внедряя фрезу в тело зуба на 0,04- 0,05 мм на протяжении 6-10 оборотов колеса, затем колесо разворачивают в обратном направлении до контакта фрезы с другими одноименными профилями и сообщают в этом же направлении доворот на 0,04...0,05 мм на протяжении 6-10 оборотов колеса,

колесу сообщают доворот в противоположном направлении на 0,03-0,04 мм, включают осевую подачу в противоположном направлении и производят обработку следующего профиля, повторяют на концах зубьев довороты до снятия чернового припуска, затем абразивную червячную фрезу выводят из впадин колеса, перемещают ее вдоль оси на величину, кратную ее осевому шагу, вводят во впадины ее мелкозернистую часть

и осуществляют чистовую обработку аналогично черновой, после чего фрезу выводят из впадин колес и осуществляют правку ее витков.

2. Способ по п. 1,.отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости процесса за счет исключения применения крупных алмазов и многопроходной правки абразивной червячной фрезы, в процессе, правки используют профильный шлифо- вальный круг с непрерывным контролем его износа, по результатам которого производят его смещение вдоль оси вращения на величину износа.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения продольной модификации зубьев, колесу сообщают продольную подачу и согласованный с ней дополнительный доворот.

Применение: изобретение относится к области обработки металлов реза нйем, в частности к способам фрезерования закален- ных врезных зубьев зубчатых колес. Сущность изобретения: фрезерование врезных зубьев колеса осуществляется червячной фрезой в условиях обката и осевой подачи одного из элементов. При этом используют абразивную червячную фрезу с абразивными зернами, плавно уменьшающимися от одного конца фрезы к другому, и радиусом вершин меньше радиуса дна впадин колеса за концами зубьев, и последовательно производят обработку одноименных профилей. На концах зубьев по длине отключают осевую подачу, сообщают колесу дополнительный поворот, внедряя фрезу в тело зуба на 0,04...0,05 мм на расстоянии 6...10 оборотов колеса, затем колесо разворачивают в обратном направлении до контакта фрезы с другими одноименными профилями и сообщают в этом же направле. нии поворот на 0,04...0,05 мм на протяжении 6...10 оборотов колеса, сообщают колесу до- ворот в противоположном направлении на 0,03...0,04 мм, включают осевую подачу в противоположном направлении и производят обработку одноименных профилей, повторяют на концах зубьев довороты. . Аналогичные переходы повторяют до снятия чернового припуска. Абразивную червячную фрезу выводят из впадин колеса, перемещают ее вдоль оси на величину, кратную ее осевому шагу, вводят во впадины ее мелкозернистую часть и осуществляют чис; товую обработку аналогично черновой, после чего фрезу выводят из впадин колеса и ; осуществляют правку ее витков. Јз. п. ф-лы, бил. П .:.: -..-... Ё 00 ю ю ел со

0te/.

Ф

ВидА.

ЙЯ.5..

Ш

Фаг.в