Министерство образования и науки Челябинской области государственное
бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Симский механический техникум» очное отделение
Реферат
На тему
Зубообрабатывающие станки
Студента очного отделения
Группы ТД-2А
Чистякова Виктория Александровна
Проверил:
преподаватель ГБПОУ СМТ
Помыкалов И.А.
Введение
В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986--1990 годы и на период до 2000 года», указано на необходимость коренной реконструкции и опережающего развития машиностроительного комплекса. Зубчатые передачи являются одним из важнейших элементов различных механизмов и машин. От качества их изготовления в значительной мере зависят эксплуатационные свойства этих машин, их надежность. В общем цикле изготовления зубчатых колес процессы, связанные с формообразованием зубьев, имеют первостепенное значение. При изготовлении цилиндрических зубчатых колес наибольшее распространение получили процессы червячного зубофрезерования и зубодолбления. Эти процессы непрерывно совершенствуются.
1. Зубофрезерование: понятие, сущность процесса
Зубофрезерование - один из видов лезвийной обработки, обеспечивающий нарезание зубчатых колес эвольвентного профиля: цилиндрических (прямозубых и косозубых) колес внешнего зацепления, червячных колес. Операция зубофрезерования выполняется на специальных зубофрезерных станках, обеспечивая высокую точность и качество поверхности детали. Режущий инструмент, используемый для обработки заготовок - червячная модульная фреза.
Сущность процесса.
При обработке заготовок на зубофрезерном станке используется кинематический метод обкатки (огибания), который заключается в следующем: направляющая линия воспроизводится вращением заготовки, а образующая линия получается как огибающая кривая кпоследующим положениям к режущей кромке режущего инструмента, то есть, воспроизводятся движения, происходящие при зацеплении зубчатого колеса с зубчатой рейкой. В процессе зубофрезерования используются 3 формообразующих движения: главное движение резания Dr, вертикальная подача инструмента DSв и круговая подача заготовки DSкр. Для согласования этих движений на станке осуществляется настройка кинематических цепей: скоростной, делительной и дифференциальной. Скоростная кинематическая цепь предназначена для осуществления связи между червячной фрезой и валом электродвигателя, тем самым обеспечивается необходимая скорость резания. Кинематическая цепь деления осуществляет связь между вращением червячной фрезы и вращением заготовки. Дифференциальная кинематическая цепь связывает вертикальное перемещение инструмента с вращением заготовки.
2. Принцип образования зубьев червячной фрезой
В производстве зубчатых колес нарезание зубьев на зубофрезерных станках червячными фрезами методом обката является наиболее распространенным и трудоемким. Этим методом можно нарезать цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями стандартной, конической и бочкообразной формы, блочные колеса, червячные колеса, шлицевые валы, звездочки цепных передач и др.
Одной червячной фрезой одинакового нормального модуля и угла профиля можно нарезать большое количество прямозубых и косозубых колес с различным числом и углом наклона зубьев, но с одинаковым модулем и углом профиля. Двухвенцовые зубчатые колеса с различным числом зубьев у венцов нарезают за один установ заготовки.
При зубофрезеровании методом обката инструмент и заготовка, находясь в зацеплении, вращаются вокруг своих осей, как червяк и червячное колесо (червяк представляет собой червячную фрезу). Продольные стружечные канавки фрезы образуют отдельные зубья с прямолинейным профилем, которые в результате затылования получают задние углы, необходимые для обработки резанием. По методу обката профиль зубьев цилиндрического колеса образуется прямолинейными режущими кромками червячной фрезы. Процесс резания заготовки червячной фрезой можно рассматривать подобно зацеплению зубчатой рейки 2 (червячная фреза) и зубчатого колеса 1 (заготовки).
Следующие один за другим зубья 3 червячной фрезы входят в контакт с зубом 4 обрабатываемого колеса и формируют эвольвентный профиль. Эвольвентная форма зуба колеса, образованная прямолинейными режущими кромками одной червячной фрезой, обладает такими свойствами, которые позволяют зубчатым колесам с любым числом зубьев правильно зацепляться между собой и с зубчатой рейкой. Другим важным преимуществом эвольвентного зацепления является то, что зубчатые колеса с эвольвентным профилем менее чувствительны к неточностям монтажа. Прямолинейный профиль зубьев червячной фрезы прост в изготовлении и контроле. Червячная фреза и обрабатываемое колесо получают от главного электродвигателя через шкивы и систему зубчатых колес вращательные движения, которые относятся друг к другу, как число зубьев колеса к числу заходов червячной фрезы, т.е. червячная фреза и обрабатываемое колесо кинематически точно связаны между собой. Главным механизмом в кинематической цепи для передачи вращательного движения обрабатываемому колесу является делительная червячная передача 8/9. Эту передачу изготовляют с высокой точностью и собирают с минимальным боковым зазором.
Аналогичную роль в передаче вращательного движения червячной фрезе выполняет косозубая цилиндрическая пара. Червячная фреза кроме вращения имеет возможность перемещаться вдоль своей оси относительно косозубого колеса и осуществлять движение подачи параллельно оси обрабатываемого колеса по шлицевому валу. Зубчатые колеса для изменения скорости резания, подачи, деления находятся в узле.
3.Вид и тип режущего инструмента
Зубофрезерование осуществляется специальным инструментом - червячной модульной фрезой. Этот режущий инструмент представляет собой винт с резьбой трапецеидального профиля, с прорезанными в нем перпендикулярно витку канавками, которые образуют ряды зубчатых реек. Число прорезанных канавок соответствует числу реек. Червячные фрезы бывают черновыми, чистовыми и повышенной точности для обработки зубчатых колес 7-й степени точности. Основными геометрическими параметрами фрезы являются наружный диаметр зубчатого колеса и модуль. Значения модуля являются стандартными. В машиностроении используются следующие значения модуля, мм: 0.8; 1.0; 1.25; 1.5; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0; 6.0; 8.0; 10.0…
В зависимости от вида производства и требуемой точности наиболее широкое применение имеют четыре основные группы червячных фрез:
цельные фрезы со шлифованным профилем, сборные фрезы с поворотными вставными рейками, цельные затылованные фрезы с нешлифованным профилем повышенной точности и твердосплавные червячные фрезыЦельные фрезы со шлифованным профилем применяют для обработки высокоточных цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, червячных колес, шлицев и зубчатых колес в единичном и серийном производстве. Чистовые червячные фрезы изготавливают по ГОСТ 9324-80Е. Точность изготовления червячных фрез различная. Фрезы самой высокой точности класса АА предназначены для обработки зубчатых колес 7-й степени точности (ГОСТ 1643-81 ) с модулем 1-10 мм. Цельные чистовые червячные фрезы общего назначения классов точности А , В и С используют для обработки колес с модулем 1-14 мм. Черновые червячные фрезы изготовляют с пониженной точностью, в большинстве случаев с нешлифованным профилем зубьев. Цельные фрезы с модулем примерно до 10 мм имеют небольшие длину и наружный диаметр. У фрез этой группы длина фрезы практически равна наружному диаметру. Цельные фрезы, как правило, изготовляют однозаходными.
Червячные фрезы с поворотными вставными рейками применяют главным образом в условиях массового производства. Эти фрезы имеют большую длину реек (до 200 мм), количество заходов 2-3, повышенную твердость реек (HRC 66-68), ширина зуба рейки увеличена до 20--25 мм, количество реек колеблется в пределах 10-17. Наблюдается тенденция к увеличению наружного и внутреннего диаметров.
Основная причина, вызвавшая создание длинных фрез, связана с увеличением времени работы фрезы на станке. В результате повышения мощности, жесткости и автоматизации современных зубофрезерных станков, а также увеличения режимов резания машинное время зубофрезерования значительно сократилось и фрезу приходится часто менять на станке. Кроме того, длинные фрезы более экономичны, чем короткие.
Окончательное шлифование профиля реек производят на резьбошлифовальном станке с большими боковыми и задними углами. Шлифование осуществляется большим кругом с обеспечением высокой производительности и качества. Подогревая рабочий корпус 1 червячной фрезы, запрессовывают рейки 2 в прямоугольные пазы. Плотная посадка реек гарантирует высокую жесткость против осевого перемещения. Дополнительно рейки удерживаются боковыми крышками 3, которые запрессовываются в нагретом состоянии с натягом 0,1 мм и закрепляются винтами 4.
Цельные червячные фрезы с нешлифованным профилем повышенной точности отличаются от шлифованных тем, что после закалки профиль зубьев не подвергается механической обработке. Их точность по сравнению с фрезами со шлифованным профилем ниже и соответствует классу В. Фрезы с нешлифованным профилем по сравнению с цельными фрезами со шлифованным профилем имеют большее число переточек, большие задние и боковые углы, которые обеспечивают повышенный период стойкости, и более низкую стоимость.
За последние годы наметилось новое направление при изготовлении фрез с нешлифованным профилем. С целью повышения их точности до класса А профиль зубьев фрезы после термообработки подвергают электроискровой обработке.
Цельные фрезы, изготовленные методом электроискровой обработки, широко применяют в автомобильной промышленности под последующее шевингование. Фрезы с модулем от 1,75 до 3,5 имеют большую длину150 мм, малый наружный диаметр в пределах 65-77 мм. Шпоночный паз для передачи вращения делают в отверстии или на торце, в последнем случае внутреннее отверстие уменьшают - жесткость фрезы увеличивается. Для повышения периода стойкости на зубья фрезы наносят покрытие из нитрида титана.
Твердосплавные червячные фрезы изготовляют цельными и сборными с монолитными твердосплавными рейками. У фрез с модулем свыше 10 мм твердосплавные пластины припаивают к зубу корпуса фрезы.
Из-за частых выкрашиваний режущих кромок, высокой стоимости и практически отсутствия специальных зубофрезерных станков с высокой жесткостью и мощным приводом область применения твердосплавных фрез ограничена. Твердосплавные фрезы в основном применяют для обработки зубчатых колес из неметаллических материалов (пластмасс) и цветных металлов в часовой и приборостроительной промышленности.
При обработке серого чугуна выкрошивания режущих кромок не наблюдается, поэтому ряд ведущих автомобильных заводов применяют эти фрезы в серийном производстве. Твердосплавные фрезы применяют и для обработки стальных зубчатых колес малого модуля 1-2,5 мм. Эти колеса нарезают на специальных зубофрезерных станках при скорости резания 200-300 м/мин.
Большой отрицательный передний угол на зубьях фрезы обеспечивает равномерное резание при большой подаче с минимальным усилием резания и отсутствием ударов и вибраций. Эти фрезы снимают небольшой припуск с боковой стороны зуба (0,1-0,4) , не касаясь дна впадины, что способствует получению высокого качества шероховатости боковых поверхностей зубьев колеса (Ra = 1--2 мкм). Большой период стойкости фрезы позволяет окончательно обрабатывать зубчатые колеса большого диаметра без промежуточной ее заточки с обеспечением высокого качества.
Многозаходные червячные фрезы применяют для повышения производительности станка при зубофрезеровании. Чтобы рационально использовать преимущества многозаходных фрез, необходимо соблюдение определенных условий.
Однозаходная червячная фреза имеет только одну винтовую линию (виток), навитую на наружную цилиндрическую поверхность. За один оборот такой фрезы обрабатываемое зубчатое колесо повернется на один зуб. Двухзаходная червячная фреза имеет две винтовые линии, навитые на наружную цилиндрическую поверхность. За один оборот фрезы колесо повернется на два зуба и т. д.
Таким образом, при зубофрезеровании многозаходными фрезами заготовка вращается быстрее по отношению к фрезе в прямой зависимости от числа заходов. Это является главным преимуществом многозаходного зубофрезерования. Время фрезерования двухзаходной фрезой вдвое меньше, чем однозаходной. Однако при работе двухзаходной фрезой сечение срезаемой стружки больше, чем однозаходной. Например, 12-зубая однозаходная фреза при работе по методу обката формирует профиль зуба колеса 12 резами, двухзаходная - 6, а трехзаходная - только 4 резами. Следовательно, сечение стружки у многозаходных фрез увеличивается, профиль зубьев колеса становится менее точным. Вот почему приходится несколько уменьшать величину подачи при работе многозаходными фрезами. При переходе с однозаходных фрез на двухзаходные производительность увеличивается на 40-50 %, а трехзаходных - на 60-70 %. Кроме того, при применении многозаходных фрез число зубьев колеса не должно быть кратным числу заходов фрезы. Ошибки в заходности фрезы вызывают погрешность в шаге определенных зубьев колеса во время зубофрезерования, устранить которые на последующих операциях затруднительно. У однозаходной фрезы все зубья колеса образуются одним заходом, следовательно, ошибки фрезы влияют на все зубья одинаково.