Техпроцессы в машиностроении_лек

К режимам резания при фрезеровании относят: скорость резания; пода-

чу (минутную, на оборот и на зуб); глубину резания и ширину фрезерования

«В». Скорость резания берется, как окружная скорость вращения фрезы. V =

π Dф n/1000, где: Dф – наружный диаметр фрезы в мм; n – частота вращения шпинделя в мин-1.

Рис. 4.27. Основные схемы фрезерования:

а – на горизонтально – фрезерных станках; б –

на вертикально – фре-

зерных станках: Dр – движение резания; Ds – движение подачи.

В зависимости от соотношения длины фрезы к ее диаметру (К=L/Dф),

различают (рис. 4.28): цилиндрические фрезы (К=0,5…3); концевые или

Рис. 4.28. Фрезы:

а – цилиндрическая цельная; б – концевая; в

– дисковая односторон-

няя; г – отрезная; д –

концевая с напаянными пластинами твердого сплава; е – концевая с механическим крепле-

нием твердосплавных пластин; ж – цилиндрическая сборная; з – одноугло-

вая; и - двухугловая несимметричная; к – фасонная; л – фасонная полукруглая выпуклая; м – пазовая для Т-образных пазов; н – дисковая модульная; о –

червячная; п – резьбовая ниточная.

404

пальцевые фрезы (К≥3) и дисковые фрезы (К≤0,5). В зависимости от распо-

ложения главной режущей кромки различают: фрезы с прямым зубом (глав-

ная режущая кромка параллельна оси вращения фрезы); косозубые фрезы

(главная режущая кромка направлена под углом к оси вращения фрезы);

шевронные фрезы (главные режущие кромки соседних зубьев расположены под углом друг к другу). В зависимости от конструктивного исполнения ре-

жущей части различают: цельные фрезы (фрезы целиком выполнены из бы-

строрежущей стали); фрезы с напаянными пластинками инструментального материала; фрезы с механическим креплением пластинок инструментального материала; фрезы сборные (инструментальный материал закреплен на от-

дельных резцах, вставленных в корпус фрезы). В зависимости от расположе-

ния зубьев различают: фрезы односторонние (зубья располагаются только на образующей): фрезы двухсторонние (зубья располагаются на образующей и одном из торцов); фрезы трехсторонние (зубья располагаются на образую-

щей и обоих торцах). В зависимости от формы главной режущей кромки раз-

личают: фрезы с прямолинейной режущей кромкой; фрезы с ломанной ре-

жущей кромкой (одноугловые и двухугловые); фасонные фрезы (фрезы вы-

пуклые полукруглые и фрезы вогнутые полукруглые); специальные фрезы.

Цилиндрические фрезы обычно используются в наборе из двух и более фрез для обработки ступенчатых поверхностей заготовок. Дисковые фрезы ис-

пользуются для обработки различных пазов и для отрезания материала. Кон-

цевые фрезы используются для обработки плоскостей, уступов, прямоуголь-

ных и призматических пазов; криволинейных поверхностей. К специальным фрезам относятся: концевые фрезы для получения Т-образных пазов; шпо-

ночные фрезы для получения шпоночных пазов под призматическую или сегментную шпонку; модульные дисковые или концевые фрезы для нареза-

ния зубчатых венцов по методу копирования; червячные фрезы для нареза-

ния зубчатых венцов или шлиц методом обката; резьбовые фрезы.

Для установки, базирования и закрепления заготовок применяются универсальные приспособления (прихваты; угольники; призмы; машинные

405

тиски). При обработке большой партии заготовок проектируются и изготав-

ливаются специальные приспособления. Для периодического, точного пово-

рота заготовки на заданный угол (деление заготовки) применяют механиче-

ские или оптические делительные головки и делительные столы (рис. 4.29).

Рис. 4.29. – Дели-

тельные механизмы:

а – универсальная ме-

ханическая делительная головка; б – делитель-

ный стол с вертикальной осью; в - делительный стол с горизонтальной осью.

В условиях единичного и мелкосерийного производства широко ис-

пользуются универсально-фрезерные станки. К ним относятся станки: гори-

зонтальные (рис. 4.30, а) вертикальные (рис. 4.30, б) и универсальные фре-

зерные станки (рис. 4.30, в).

Рис. 4.30. Универсаль-

но-фрезерные станки:

а – горизонтальный; б –

вертикальный; в – уни-

версальный; 1 – опора винтового домкрата; 2 –

консоль; 3 – продоль-

ные салазки; 4 – хобот;

5 – серьга; 6 – попереч-

ные салазки со столом;

7 – станина; 8 – фунда-

ментная плита, 9 –

шпиндельный узел.

На рис. 4.30, а показаны основные узлы ГФС.

406

вода щуп жестко связан с фрезой, сила резания воспринимается копиром, что является причиной его быстрого износа. Применение электромеханических или гидравлических усилителей позволяют уменьшить давление на щуп. Ма-

лые давления щупа на копир позволяют фрезеровать крутые профили, обес-

печивая высокую точность обработки.

Резьбонарезание

Нарезание резьбы одна из распространенных операций в машинострое-

нии. Наружные и внутренние резьбы наиболее просто выполнять на токарно-

винторезном станке фасонными (резьбовыми) резцами (рис. 4.31, а).

Рис. 4.31. Резьбонарезной инструмент:

а – расточной резьбовой резец; б –

метчик; в – плашка; г – резьбовая фре-

за; д – резьбонакатная головка.

Точные и мелкие резьбы наре-

зают профильными шлифовальными кругами. Часто внутренние резьбы на-

резают метчиками а – наружные плашками (рис. 4.31, б, в). Резьбы с большими шагами нарезают резьбовыми фрезами (рис. 4.31, г). В крупносерийном производстве применяются специ-

альные болторезные станки и нарезные головки, часто применяют накатку резьб роликами (рис. 4.31, д).

Резьбовые резцы имеют профиль, соответствующий профилю нарезае-

мой резьбы. Скорость движения продольной подачи должна быть равна шагу резьбы. Нарезание резьбы производится за несколько рабочих ходов Чаще всего, резец устанавливают перпендикулярно оси центров станка и оба его лезвия режут одновременно и снимают симметричные стружки. Для умень-

шения числа черновых ходов, резец устанавливают под углом 60º к оси цен-

408

тров. В этом случае работает только одно лезвие, можно снимать более тол-

стые стружки. Для повышения производительности нарезания наружных резьб применяют охватывающие головки, «вихревое резание».

Плашка представляет собой гайку, в которой с помощью отверстий об-

разованы режущие зубья. В сущности, плашка представляет собой протяжку с режущими зубьями, расположенными по винтовой поверхности. Внутрен-

ние резьбы часто нарезают метчиком. Он представляет собой винт, снабжен-

ный одной или несколькими продольными канавками, образующими режу-

щие кромки и передние поверхности на его зубьях. Метчик, как и плашка,

представляет собой протяжку с режущими зубьями, расположенными по винтовой поверхности.

Обработка зубчатых венцов

Нарезание зубчатого венца по своей кинематике является наиболее сложной операцией, в процессе резания необходимо удалить большой объем металла из впадины между зубьями. Зубчатый венец имеет сложную геомет-

рию и высокие сложные нормы точности. Различают два метода формирова-

ния рабочего профиля зубьев: копированием и обкаткой. При обработке по методу копирования профиль зуба инструмента должен соответствовать профилю впадины между зубьями нарезаемого венца. Методом копирования нарезают зубчатые венцы модульными дисковыми (рис. 4.28, н) или пальце-

выми фрезами круговыми протяжками. При обработке по методу обкатки имитируют зацепление зубчатой пары. Причем, одним из элементов пары яв-

ляется режущий инструмент, другим – обрабатываемое зубчатое колесо. По-

этому профили зуба инструмента должен соответствовать профилю зуба па-

ры имитируемого зацепления. Для имитации зацепления зубчатой пары, ре-

жущему инструменту и (или) заготовке, помимо основных движений резания и подачи, необходимо придавать дополнительные (обкатные) движения. Ме-

тод обкатки обеспечивает непрерывное формообразование зубчатого венца

(высокая производительность обработки). Применение жестких, точных

409

станков обеспечивает высокую точность зубонарезания. По методу обкатки зубчатые колеса нарезают с помощью червячных фрез (рис. 4.28, о), долбя-

ков, резцовых головок, шеверов (рис. 4.32).

Рис. 4.32. Зуборез-

ный инструмент:

а – долбяк; б –

резцовая головка; в

– шевер.

Обработка зубчатых колес модульными фрезами основана на профили-

ровании зубьев фасонным инструментом, модульной дисковой или пальце-

вой фрезой. Нарезание колес внешнего зацепления режущим инструментом 3

(рис. 4.33, а) производится на горизонтальных или универсально-фрезерных станках.

Рис. 4.33 Схемы обработки цилиндрических зубчатых колес:

а – модульной фрезой; б – червячной фрезой; в – зубодолблением; 1 – заго-

товка; 2 – центра; 3 – режущий инструмент; Dр – главное движение; Ds –

движение подачи; DSкр, DSкр1, DSкр2 – обкатные движения; 1/z – делительный поворот.

Заготовка 1 устанавливается в центрах 2 универсальной делительной головки. В процессе фрезерования впадины между зубьями колеса фрезе со-

общают вращательное движение резания, заготовке – движение продольной подачи.

410

После прорезания одной впадины, заготовка поворачивается на угол равный шагу между зубьями (1/z) - «делительный поворот». Теоретически,

для каждого модуля и числа зубьев требуется отдельная модульная фреза. На практике ограничиваются комплектом модульных фрез, каждая из которых может быть использована для нарезания колес данного модуля в определен-

ном интервале зубьев. Поэтому нарезаемый зубчатый венец имеет большую погрешность профиля. Деление заготовки производится механической дели-

тельной головкой, поэтому нарезаемый зубчатый венец имеет большую по-

грешность по шагу.

Метод малопроизводителен, и имеет низкую точность, и используется при нарезании зубчатых венцов в ремонтных мастерских, в единичном про-

изводстве или при нарезании крупномульных колес.

Обработка зубчатых колес червячными фрезами основана на имитации зацепления «рейка - колесо» (рис. 4.33, б). Режущий инструмент (червячная фреза) 3 представляет собой рейку с зубьями расположенными по винтовой линии (при вращении инструмента имитируется осевое перемещение рейки).

Для кинематического обеспечения имитации реечного зацепления заготовке

1 придается обкатное движение Ds.кр, Применение прецизионных фрез и же-

сткого высокоточного оборудования с ЧПУ позволяет получить высокую степень точности. Обработка зубчатых колес долблением основана на имита-

ции зацепления «шестерня - колесо» (рис. 4.33, в). Режущий инструмент

(долбяк) 3 представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эволь-

вентным профиль. Для кинематического обеспечения имитации зацепления:

заготовке 1 придается обкатное движение Ds.кр1, долбяку придается обкатное движение Ds.кр2. Для того чтобы исключить трение задних поверхностей зуба долбяка об обработанную поверхность, при обратном ходе долбяк отводят от заготовки на 0,1…0,2 мм (отскок). Зубодолбление – наиболее универсальный метод нарезания цилиндрических колес. Он позволяет нарезать прямо- и ко-

созубые колеса, колеса внешнего и внутреннего зацепления, колеса с бурти-

411

ками, многовенцовые колеса, шевронные колеса. По производительности, зу-

бодолбление уступает зубофрезерованию червячными фрезами.

Чистовая обработка зубчатых колес шевингованием основана на ими-

тации зацепления «шестерня - колесо» на скрещивающихся осях. Шевер

(рис. 4.32, в) представляет собой зубчатое колесо с канавками вдоль профиля зубьев (угол наклона зубьев 5 или 15º), изготовленное из быстрорежущей стали. Главная и вспомогательная режущие кромки образуют угол резания

= 90º. Поэтому зуб шевера скоблит металл заготовки (бреющее резание или шевингование), снимая тонкие (игольчатые) стружки. При шевинговании снижаются погрешности: профиля, шага зацепления, циклическая погреш-

ность (волнистость), колебание межцентрового расстояния на оборот колеса,

улучшается пятно контакта по высоте зуба (по этим показателям обеспечива-

ется пятая, шестая степени точности).

В основу зубострогания методом обката положено зацепление двух ко-

нических зубчатых колес (рис. 4.34, а), одно из которых плоское. Нарезаемое коническое колесо 1 находится в зацеплении с производящим плоским кони-

ческим колесом 2, зубья которого имеют форму кольцевой рейки. Роль про-

изводящего колеса имитируют два строгальных резца 4, образующих впади-

ну между зубьями. Строгальные резцы перемещаются по направляющим люльки 3, вращающейся вокруг оси производящего колеса (Dsкр2). Резцы по-

переменно совершают возвратно – поступательные движения по направле-

нию к вершине конусов производящего колеса и заготовки. Для кинематиче-

ского обеспечения имитации зубчатого зацепления, заготовке придается воз-

вратно - качательное движение (Dsкр1). В результате сложения главного и об-

катного движений на заготовке образуются две неполные впадины и один полностью обработанный зуб. После нарезания одного зуба заготовка отво-

дится от резцов. Направления вращения люльки с резцами и заготовки изме-

няются, затем они возвращаются в исходное положение (холостой ход). Во время отвода заготовки от резцов, шпиндель бабки изделия поворачивается

412