Семестровая работа - Червячная зуборезная фреза

Содержание.docx

Сведения об инструменте ..2
Чертеж инструмента ..8
Описание конструктивных особенностей инструмента .9
Конструктивные элементы подверженные наибольшему износу ..11
Методы повышения работоспособности инструмента 13
Список использованной литературы ..15

элименты подверженные наибольшему износу.docx

Конструктивные элементы подверженные наибольшему износу
Характер износа червячной зуборезной фрезы то есть распределение его по рабочим поверхностям червячной фрезы зависит от многих конкретных условий в которых производится резание. Износ режущего инструмента выражается в появлении лунки на передней поверхности площадок износа на главной и вспомогательной задних поверхностях и в уменьшении вылета вершины режущего лезвия червячной зуборезной фрезы.
Износ червячной фрезы по задней поверхности наблюдается при обработке хрупких материалов при резании которых образуется стружка надлома не представляющая собой сплошного прочного тела. Износ по задней поверхности является также превалирующим в случае резания с малыми толщинами среза при обработке сталей и сплавов обладающих ярко выраженным упругим последствием и сильным обработочным упрочнением.
Износ червячной фрезы по передней поверхности происходит в случае обработки вязких металлов с большими сечениями среза когда образуется устойчивый нарост исключающий контакт задней поверхности с обрабатываемым материалом. В большинстве же случаев практики резания металлов червячная зуборезная фреза изнашивается как по передней так и по обеим задним поверхностям.
Изнашивание передней поверхности происходит как правило на некотором удалении от главной режущей кромки. Образующаяся лунка с течением времени работы фрезы углубляется и незначительно расширяется в сторону от режущей кромки. Износ червячной фрезв полностью характеризуется указанными ниже параметрами.
Ширина фаски на задней поверхности hз исключая период начального изнашивания растет пропорционально времени резания. Ширина лунки В изменяется очень мало а ширина полки fn на передней поверхности уменьшается. Установлено что работоспособность червячной зуборезной фрезы в значительной мере определяется наличием полки на ее передней поверхности. Разрушение ее приводит к потере режущей способности фрезы и ее катастрофическому разрушению – посадке. На показаны наиболее характерные зависимости величины износа фрезы из быстрорежущей стали от времени резания при точении стали 40Х.
Критериями затупления фрезы и необходимости ее переточки наряду с указанными также могут быть: ухудшение качества обработанной поверхности образовании фаски износа на задней поверхности фрезы появление на ней светлых полос вибрации увеличение потребляемой мощности и другие.
Обычно за критерий затупления принимается величина (ширина) площадки износа на задней поверхности зуба червячной фрезы как наиболее легко обнаруживаемая и измеряемая.
При выполнении различных исследований или оценке эффективности какого-либо технического мероприятия износ зубьев червячной фреы может оцениваться в относительных единицах величиной относительного износа. Относительный износ выражается величиной износа по любому из перечисленных выше критериев отнесенной к показателю выполненного объема работы: пройденному при заданном режиме пути резания площади обработанной поверхности объему или весу срезанного материала. Наиболее часто относительный износ выражают отношением величины износа по задней поверхности к величине пройденного (L) пути резания.
Время работы червячной фрезы до затупления по выбранному и принятому критерию называется стойкостью или периодом стойкости обозначающимися прописной буквой Т латинского алфавита.

Методы повышения работоспособгости.docx

Методы повышения работоспособности инструмента
Изменение формы передних и задних поверхностей червячной зуборезной фрезы производят для улучшения условий стружкообразования стружколомания стружкоотвода уменьшения трения. Изменяя только форму передней поверхности при неизменной форме задних поверхностей червячной зуборезной фрезы можно изменить форму режущих кромок и как следствие форму обработанной поверхности зубчатого колеса. Этот простой технологический прием позволяет в некоторых пределах осуществить «гибкость» конструкции червячной зуборезной фрезы.
Величина переднего угла γ влияет на характер деформации срезаемого слоя усадку стружки прочность режущего лезвия. При большем γ процесс резания протекает легче меньше температура в зоне резания и возникающие силы но менее прочна режущая кромка. С уменьшением γ наоборот возрастают усилие и температура резания однако упрочняется режущая кромка. В связи с этим основным критерием для назначения переднего угла является обрабатываемый материал его пластические и прочностные свойства.
Упрочнение режущей вершины зубьев на данной червячной зуборезной фрезе может быть достигнуто заточкой переходной режущей кромки (фаски ) с углом ф равным 30 или 45°.
Угол наклона зубьев. Выполнение зубьев по винтовой линии или с наклоном к оси фрезы под углом обеспечивает плавность их врезания в снимаемый слой металла и равномерность фрезерования. Кроме того наклон зубьев увеличивает фактический передний угол фрезы измеряемый в направлении схода стружки при сохранении прочности зубьев что облегчает процесс резания и способствует повышению стойкости фрезы. Так увеличив угол наклона зубьев можно повысить стойкость фрезы.
С целью более рационального распределения нагрузки на режущие кромки повышения производительности обработки и стойкости червячной зуборезной фрезы повышения качества получаемых поверхностей расширяют применение новых схем резания.
Все большее распространение получают переходные режущие кромки в месте перехода главных режущих кромок во вспомогательные — в месте наибольших напряжений и износа. Переходные кромки обеспечивают повышение стойкости инструмента улучшение качества обработанной поверхности; их ранее применяли у сверл начинают применять у зуборезных инструментов.
В корпусе червячной зуборезной фрезы можно выполнить специальные каналы для подвода СОЖ непосредственно в зону резания. Это будет способствовать большему эффекту действия СОЖ лучшему охлаждению лезвия и отводу стружки.
Покрытия для зубонарезания. Предлагаемые покрытия имеют высокие характеристики и специально разработаны для зубонарезания.
Благодаря своей структуре нанокомпозитное покрытие на основе TiSi обладает очень высокими твердостью и сопротивлением абразивному износу сопротивлением окислению. Покрытия предназначено для сухого резания твердосплавными фрезами и стержневыми резаками при высоких скоростях обработки.
Покрытие на основе AlTiCrN благодаря превосходной прочности идеально подходит для высоких скоростей подачи. Алюминий содержащие покрытия обладают высоким сопротивлением окислению при этом содержание хрома дает превосходные антифрикционные свойства.
Нанокомпозитные покрытия на основе AlTiN обладают высокой твердостью в горячем состоянии пониженными внутренними напряжениями что обеспечивает отличные рабочие параметры покрытия. Покрытие предназначено для червячных фрез зуборезных долбяков и стержневых резаков.

Конструктивные особенности.docx

Описание конструктивных особенностей инструмента
Данная червячная зуборезная фреза представляет собой червяк с продольными стружечными канавками для образования передних поверхностей зубьев и затылованными задними поверхностями зубьев для образования задних углов. Пересечения передних поверхностей стружечных канавок и затылованных задних поверхностей образуют режущие кромки. Они расположены на поверхности основного червяка сопряженного с поверхностями зубьев колеса.
К основным конструктивным элементам червячных фрез относятся: диаметр и длина фрезы диаметр отверстия число и форма зубьев направление стружечных канавок геометрические параметры размеры и форма режущих кромок.
Данная червячная зуборезная фреза - второго типа цельная общего назначения класса А длинна – нормальная. Диаметр выступов зубьев данной фрезы da0=80мм.
Диаметр отверстия у данной червячной фрезы назначен из нормального ряда диаметров отверстий насадного инструмента и равен dотв=32мм.
Диаметр окружности проходящей по дну стружечных канавок d1=56мм.
Длинна рабочей части в нормальном сечении к виткам с учетом увеличения на две толщины зуба по среднему диаметру фрезы L=63мм.
По бокам данной червячной зуборезной фрезы выполнены цилиндрические буртики для контроля точности установки данной червячной зуборезной фрезы на зуборезном станке. Буртики сделаны длинной Lб=4мм. Общая длинна данной червячной зуборезной фрезы складывается из удвоенной длинны буртиков и длинны рабочей части фрезы и равна Lобщ=71мм. Диаметр буртика выполнен больше диаметра посадочного отверстия и меньше диаметра окружностей проходящих по дну стружечных канавок.
Задняя поверхность зуба червячной зуборезной фрезы для образования углов на всех трех режущих кромках сделана затылованной в радиальном направлении по архимедовой спирали.
Для обеспечения необходимой точности червячной зуборезной фрезы задняя поверхность зубьев – шлифованная. Длинна шлифованной части задней поверхности зуба по вершине - поверхности зуба.
Червячная зуборезная фреза имеет на каждом зубе режущие кромки: одну на вершине зуба и две боковые. Задние поверхности лезвий образованны затылованием в радиальном направлении с учетом винтового расположения зубьев – угла Ym0=2°
Задний угол на вершинной кромке зуба αa=12° что обеспечивает при угле профеля α0=20° боковфе углы αб.и=2°
Учитывая что при переточке фрез с Y0 и затылованными зубьями получаются искажения в образованном профиле то у данной червячной зуборезной фрезы класса А (чистовой) передний угол на вершине кромки зубьев Y=0°. Так как стружечные канавки прямые и параллельны оси зуба передние углы на боковых режущих кромках измеряемые между перпендикуляром к вектору скорости результирующего движения и передней поверхностью зуба λm0=0 боковые передние углы γ1=2°.

title_list.doc

федеральное агенство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
Кафедра «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения»
С Е М Е С Т Р О В А Я Р А Б О Т А
натему«Червячная зуборезная фреза»

Сведения об инструменте.docx

Сведения об инструменте
Червячная фреза представляет собой одно- или многозаходный червяк который имеет определенный исходный контур зубчатой рейки а расположенные вдоль оси продольные стружечные канавки образуют зубья с режущими кромками необходимые для обработки резанием. Зубья фрезы затылованы.
Червячные фрезы предназначены для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями червячных колес и шлицевых валов. Широко применяются многозаходные (двух-трехзаходные) червячные фрезы способствующие повышению производительности от 30 до 70 % по сравнению с однозаходными.
Модуль и угол профиля фрезы должны быть равны модулю и углу профиля нарезаемого колеса. Червячной фрезой одного и того же модуля можно нарезать зубчатые колеса с различным числом зубьев. Затылование зуба фрезы 1 производят по архимедовой спирали благодаря чему при переточке фрезы по передней поверхности 2 задний угол при вершине зуба
ав =10-12° задний угол по боковым сторонам зубьев фрезы аб = 2-4° и толщина зуба практически не изменяются. Стандартный профиль зубьев фрезы имеет прямые стороны. Червячные фрезы для нарезания цилиндрических зубчатых колес под шлифование и шевингование имеют модифицированный профиль. Утолщение «усик» (протуберанец) 4 на головке зуба служит для поднутрения ножки зуба колеса фланк 3 срезает фаску на вершине зуба колеса. Если необходима полностью скругленная впадина зуба колеса головка зуба фрезы скругляется (рис. 77 г) и высота hx ее увеличивается при этом необходимо дополнительно увеличить полную высоту зуба колеса.
В зависимости от вида производства и требуемой точности в машиностроении наиболее широко применяют четыре основных типа червячных фрез: цельные со шлифованным профилем сборные с поворотными вставными рейками цельные затылованные с нешлифованным профилем повышенной точности и твердосплавные червячные фрезы.
Цельные червячные фрезы со шлифованным профилем применяют для изготовления высокоточных цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями червячных колес шлицевых валов а также зубчатых колес в единичном и серийном производстве.
Фрезы самой высокой точности класса АА предназначены для обработки зубчатых колес 7-й степени точности (ГОСТ 1643—81) с модулем от 1 до 10 мм. Червячные фрезы общего назначения классов А В С для чистовой обработки используют для нарезания колес с модулем от 1 до 14 мм. Фрезы класса А предназначены для обработки колес 8-й степени точности класса В — для 9-й степени точности класса С — для 10-й степени точности.
Когда необходима высокая точность профиля зуба зубчатого колеса применяют червячные фрезы с большим числом стружечных канавок. При фрезеровании точных зубчатых колес рекомендуется использовать однозаходиые червячные фрезы для чистовой обработки.
Сборные червячные фрезы с поворотными вставными рейками широко применяют в массовом производстве главным образом в автомобильной промышленности. Эти фрезы имеют большую длину реек (до 200 мм) ширина режущей части рейки увеличена до W = 23 мм число заходов 2—3. Число реек составляет 11—15 (реже 17) которые обычно применяют для пяти- семи- заходных фрез.
Шлифование профиля зубьев рейки осуществляется в технологическом корпусе на резьбошлифовальном станке без затыловывания как винт большим шлифовальным кругом с обеспечением высокой производительности и качества. Задние углы режущих кромок образуются соответствующей установкой реек в рабочем корпусе.
Сборная червячная фреза показана на рис. 78. Рейки запрессовываются в прямоугольные пазы рабочего корпуса 3 с подогревом корпуса. Плотная посадка реек гарантирует высокую жесткость против осевого смещения. Дополнительно рейки удерживаются запрессованными с обоих торцов крышками 2. Вставные рейки имеют после термообработки однородную структуру (особенно по карбидной неоднородности) более равномерную твердость и меньшие остаточные напряжения.
Червячные фрезы с поворотными вставными рейками из стали Р9К10 по сравнению со сборными фрезами применяемыми в автомобильной промышленности при обработке зубчатого колеса (r = 38 тп = 35 мм сталь 25ХГТ) со скоростью резания 70 ммин и подаче 4 ммоб позволили повысить производительность в 17 раза обеспечить 7-ю степень точности и увеличить период стойкости на один постанов фрезы без учета ее длины в 13 раза.
Червячные фрезы с нешлифованным профилем повышенной точности отличаются от шлифованных тем что их зубья не подвергаются механической обработке после закалки профиль зуба фрезы обрабатывается резцом 1 на токарно-затыловочном станке. Фрезы с нешлифованным профилем по сравнению с цельными фрезами со шлифованным профилем допускают значительно большее число переточек. Объясняется это тем что при любом даже малом диаметре шлифовального круга 2 используемая часть профиля 3 зубьев фрезы значительно меньше чем незатылованный участок 4. Задние и боковые углы у нешлифованных фрез больше благодаря чему достигаются лучшие условия резания. У фрез с нешлифованным профилем внешний диаметр меньше а число стружечных канавок больше чем у фрез с поворотными вставными рейками что позволяет при одинаковой скорости резания работать с большей производительностью. Точность червячных фрез с нешлифованным профилем ниже точности фрез со шлифованным профилем на один класс и соответствует классу точности В.
Фрезы c нешлифованным профилем часто применяют под последующее получистовое зубофрезерование исключая шевингование и перед шлифованием шлицевых валов их стойкость в 15— 2 раза выше чем стойкость цельных фрез со шлифованным профилем.
Цельные фрезы с нешлифованным профилем с модулем до 5 мм и длиной до L — 150 мм из молибденовой быстрорежущей стали в течение многих лет применяют в автомобильной промышленности.
Острозаточенные червячные фрезы разработанные ВНИИин-струментом имеют сборную конструкцию комплект отдельных зубьев вставляется в пазы корпуса и плотно закрепляется. Зубья фрезы затачивают по боковым сторонам и вершине вне корпуса в специальном приспособлении благодаря чему можно получить большие задние углы по вершине ав — 15-20° на боковой режущей кромке аб = 8 ч-12° и передний угол до у = 5°. Эти фрезы по сравнению с затылованными имеют большее число возможных переточек и более высокий период стойкости в большинстве случаев их применяют для чернового зубонарезания. Корпус фрезы используется при многократной замене изношенных зубьев. Для нарезания зубчатых передач Новикова имеющих круговую форму зубьев в торцевом сечении колеса применяют специальные червячные фрезы. Профиль зубьев инструмента имеет круговую форму в осевом сечении фрезы.
Червячные фрезы для нарезания червячных колес. Конструкция червячной фрезы зависит от метода нарезания зубьев червячного колеса. Фреза для нарезания червячного колеса с радиальной подачей имеет цилиндрическую форму а для нарезания колес с тангенциальной подачей фреза состоит из двух частей —заборной и цилиндрической. Угол заборной части выбирается в пределах 20—26° а ее длина составляет примерно 75 % всей длины фрезы. Цилиндрическая — калибрующая часть фрезы имеет один полный виток.
В зависимости от размера червяка фрезы для нарезания червячных колес изготовляют насадочными и хвостовыми. Хвостовые фрезы точнее и жестче. Длина хвостовика выбирается в зависимости от диаметра нарезаемого колеса и возможности заточки.
Фреза для нарезания червячных колес должна соответствовать червяку червячной передачи. Число заходов червячной фрезы равно числу заходов червяка. Для получения требуемого бокового зазора толщина зуба фрезы должна быть больше на величину зазора между зубьями червячной передачи а наружный диаметр должен быть больше на удвоенную величину радиального зазора в передаче.
Когда фрезерование производят в две операции — черновую и чистовую то фреза для черновой обработки по сравнению с фрезой для чистовой обработки должна иметь большую высоту головки а фреза для чистовой обработки по отношению к фрезе для черновой обработки — большую толщину зуба.
Твердосплавные червячные фрезы применяют двух типов — сборные и цельные предпочтение отдается сборным фрезам с монолитными рейками. Вследствие частых выкрашиваний режущих кромок высокой стоимости и практически отсутствия специальных зубофрезерных станков область применения твердосплавных фрез ограничена. Твердосплавные фрезы применяют при нарезании мелкомодульных зубчатых колес из чугуна неметаллических материалов цветных металлов (в приборостроении) а также стальных зубчатых колес до модуля примерно 25 мм со скоростью резания 200—300 ммин.
Наилучшие условия резания достигаются при нарезании стальных зубчатых колес с большим углом профиля небольшим углом наклона линии зуба небольшой высотой зуба и большим числом зубьев.
Новым направлением в этой области является создание фирмой Azumi (Япония) сборной твердосплавной фрезы для окончательного нарезания зубьев закаленных зубчатых колес с твердостью до HRC 64 и модулем 5—25 мм а также взамен шлифования или под прецизионное шлифование чтобы уменьшить припуск а следовательно машинное время при шлифовании. Фреза имеет отрицательный передний угол до 30°. Твердосплавные пластины припаяны.
У закаленных зубчатых колес твердосплавной фрезой обрабатывают только боковые поверхности зубьев. Припуск на сторону зуба равен 01 04 мм.
Многозаходные червячные фрезы в отличие от однозаходных имеют не одну винтовую линию (виток) навернутую на наружную цилиндрическую поверхность а две и более. Двухзаходные фрезы имеют две винтовые линии трехзаходные три и т. д. Двухзаходная фреза за один оборот нарезает два зуба трехзаходная — три зуба. С увеличением заходности фрез заготовка вращается быстрее по отношению скоросги вращения фрезы. Сечение срезаемой стружки а следовательно нагрузка на зуб фрезы при нарезании многозаходными фрезами больше чем при обработке однозаходными поэтому подачу при работе многозаходными фрезами приходится уменьшать. Это зависит от нескольких факторов обычно при переходе от однозаходных фрез на двухзаходные производительность увеличивается на 40—50 % а при применении трехзаходных — на 60—70 %.
При применении многозаходных фрез число зубьев обрабатываемого колеса не должно быть кратным числу заходов фрезы В этом случае каждый заход фрезы участвует в нарезании всех зубьев колеса поэтому ошибка заходов здесь уменьшается достигается высокая точность шага. Если число заходов фрезы и число зубьев колеса кратны (делятся без остатка) то впадины зубьев колеса обрабатываются зубьями фрезы только одного захода и ошибка захода фрезы полностью переносится на деталь и проявляется в форме ошибки шага.
При работе многозаходными фрезами поверхность получается более грубой ухудшается и точность профиля зубьев колеса вследствие меньшего числа резов. Например однозаходная фреза имеющая 12 зубьев формирует профиль зуба колеса 12-ю резами двухзаходная шестью резами а трехзаходная только четырьмя резами. Следовательно с увеличением заходности необходимо увеличивать число стружечных канавок у фрезы.
В отечественной промышленности двухзаходные фрезы широко применяют под последующее шевингование трехзаходные имеют ограниченное применение. Силы резания при работе многозаходными фрезами значительно возрастают поэтому для их использования необходимо иметь зуборезные станки повышенной жесткости и мощности и состояние их должно быть хорошее.

Список литературы.docx

Список использованной литературы
Зубчатые колеса и их изготовление Калашников С. Н. Калашников А. С. – М.: Машиностроение – 1983
Режущий инструмент А.П. Драгун – СПБ.: Лениздат - 1986
Металлорежущие инструменты Г.Н. Сахаров Ю. Л. Боровой – М.: Машиностроение 1989

Фреза.dwg