Утворення зубів довбачів і шеверів

Утворення зубів довбачів і шеверів

   У дрібномодульних довбачів зуби утворюються шліфуванням після термічної обробки, у довбачів з модулем більше 1,5мм - фрезеруванням або рідше зубодовбанням. В одиничному і дрібносерійному виробництвах фрезерування проводять на горизонтально-фрезерному верстаті за допомогою ділильної головки (рис. 2.19). Для отримання задніх бічних кутів зубів довбача вісь ділильної головки встановлюють під кутом до горизонтальної площини, що дорівнює величині заднього кута на вершинах зубів довбача. Фрезерування проводять спеціальною модульною фрезою з урахуванням припуску (0,5-0,9 мм) на шліфування бічних поверхонь профілю зуба. По западині зуба припуск на шліфування не залишають.

 

Рисунок 2.19

В умовах серійного виробництва утворення зубів довбача проводять черв'ячною модульною фрезою за методом обкатки на зубофрезерному верстаті. У цьому випадку для отримання задніх кутів на бічних поверхнях зуба довбача проводять одночасно вертикальну і радіальну подачу фрези.  При цьому

 ,

де  - задній  кут  на вершинах довбача. Коли наявні співвідношення вертикальної і радіальної подач не забезпечують  отримання  потрібних  задніх кутів, необхідно модернізувати верстат (рис. 2.20).

 Черв'ячні фрези, призначені для фрезерування зубів довбачів, повинні мати висоту зуба, що забезпечує отримання остаточного розміру діаметра кола западин і товщини зубів з урахуванням припуску на шліфування профілю довбача.

 

Рисунок2.20

  Для довбачів з малим числом зубів профіль черв'ячної фрези виконують з фланкованою головкою, що запобігає підрізанню ніжок зубів довбача. Після фрезерування зубів допускається биття ділильного кола в межах 0,1мм.

    Фрезерування зубів дискових шеверів аналогічне фрезеруванню зубчастих коліс. При визначенні розміру зубів фрези потрібно враховувати подвійний припуск на шліфування профілю зубів шевера (до і після термічної обробки).

Затилування

  Затилування - процес утворення на зубах інструментів задньої поверхні заданої форми, що забезпечує при переточках по передній поверхні постійність профілю зуба і величини заднього кута в радіальному перетині. Цим двом умовам відповідає затилування по архімедовій (логарифмічній) спіралі.

   Затилування здійснюється в результаті з’єднання двох рухів: рівномірного обертання затилованої деталі і зворотно-поступального переміщення інструмента або заготовки в радіальному напрямі, осьовому або під кутом до осі (рисунок 2.21).

У цей час застосовують вітчизняні затилувальні верстати чотирьох типорозмірів. Затилувальні верстати виготовляють за класом П (підвищеної точності).

  Верстати 1Е811, 1Е812 та інші працюють в напівавтоматичному циклі. У них автоматизовані всі основні переміщення робочих органів, необхідні для затилування.

   Випускають напівавтомати для затилування дискових фрез

 

Рисунок 2. 21 – Схема руху різця 1 і фрези 2 при затилуванні від точки а до в

  КТ-152, для затилування черв'ячних і дискових фрез КТ-150 і КТ-151. Створені затилувальні верстати з  ЧПК.

Основною особливістю затилувального верстата є наявність механізму затилування. Супорт затилувальних верстатів здійснює зворотно-поступальне переміщення у напрямі до затилованої поверхні і від неї при обертанні кулачка із встановленою швидкістю і ковзанням по ньому упору жорстко зв’язаного з супортом верстата. Повернення повзуна у початкове положення забезпечується пружинами, розміщеними в супорті. Кінематичне обертання кулачка пов'язане з обертанням шпинделя верстата за допомогою ділильної гітари. Ділильну  гітару настроюють  так, щоб за один оберт шпинделя із заготовкою кулачок повернувся на число обертів, що дорівнює числу зубів інструмента по колу. Форма кулачка повинна забезпечити за один оберт поперечну подачу супорта і його відведення (рисунок 2.22).

Профіль кулачка розділяють на робочу і неробочу частини. Робочу частину кулачка виконують по архімедовій, спіралі, а неробочу - по плавній кривій. Довжина робочої частини кулачка залежить від ширини зуба затилованої фрези і додаткової

 

Рисунок 2.22 – Схема затилування і форми кулачків

величини на вхід і вихід інструмента. Для забезпечення затилування входу і виходу різця робоча частина кулачка займає центральний кут в 300, 315 або 330°, неробоча частина відповідно 60, 45 або 30°. Вибір значення центрального кута залежить від співвідношення ширини зуба і западини.

  Величина підйому кулачка на робочій ділянці дорівнює величині спаду затилка затилованого інструмента на коловому кроці:

 де К - величина затилування;   Dеі- зовнішній діаметр. затилованого інструмента;   zі- число зубів затилованого інструмента;  - задній кут при вершині.

 Для фрез із шліфованим профілем застосовують подвійне затилування зубів, яке усуває  збільшена по висоті і по боках

нешліфована ділянка зуба. Нешліфовану ділянку піддають затилуванню різцем за допомогою кулачка, величину спаду якого роблять в 1,5-1,75 раза більше величини спаду кулачка для шліфованої частини.

 Подвійне затилування може бути виконане шляхом роздільного затилування двома окремими кулачками із спадами затилка К і К1 або за допомогою одного комбінованого кулачка,  забезпеченого двома величинами спаду К і К1. Для затилування черв'ячних зуборізальних фрез основна крива займає центральний кут 165°, додаткова крива - кут 135° і крива допоміжного ходу - кут 60°.

 Залежно від напряму руху різця або шліфувального круга при затилуванні по відношенню до осі центрів верстата розрізняють три види затилування: радіальне, косе та осьове. 

При радіальному затилуванні (рисунок 2.23 а) різець або шліфувальний круг здійснює зворотно-поступальне переміщення перпендикулярно до осі центрів верстата; задній кут в перетині, перпендикулярному до осі фрези

де   - задній кут в перетині, перпендикулярному до різальної кромки в будь-якій точці профілю М0;    - кут між напрямом радіального затилування і дотичною до профілю в точці М0;   DМ - діаметр кола, на якому лежить точка М.

  Задній кут у будь-якій точці різальної кромки повинен бути не менше 3°. За наявності ділянки з кутом   менше 3° виконується

косе затилування (рисунок 2.23 б). При косому затилуванні

досягається велика величина заднього кута    на ділянках профілю з кутом, що наближається до нуля.

При косому затилуванні задній кут   визначають за формулою

де   - кут   повороту   супорта.

   За даною формулою можна визначити кут повороту супорта   для забезпечення необхідного заднього   при певному значенні  величини затилування  К.

   Осьові затилування (рисунок 2.23 в) застосовують за наявності ланок профілю з кутом  = 0 (фасонні фрези і зенкери). Фасонні фрези з переднім кутом, що дорівнює нулю, затилують фасонними різцями або по копіру. Фрези з додатним переднім кутом затилують різцем з коригованим профілем.

  Положення затилувального різця при затилуванні фрез із додатним переднім кутом залежить від того, як розрахований профіль різця і шаблона. Якщо профіль шаблона і різця побудований за проекцією профілю зуба фрези на осьову площину (радіальний перетин), то різець встановлюють на висоті лінії центрів. При цьому профіль в осьовому перетині перевіряють за шаблоном. Якщо профіль різця і шаблона побудований у площині передньої поверхні зуба фрези, то різець

Рисунок 2.23 – Схеми затилування

повинен бути встановлений вище за лінію центрів. Профіль контролюють шаблоном по різальній кромці.

  При затилуванні фрез із криволінійним профілем великої довжини (більше 75-100мм), якщо немає можливості використовувати широкий фасонний різець, затилування здійснюють по ділянках декількома різцями або за допомогою копіювального пристрою. Для фрез із складним фасонним профілем токарне затилування в більшості випадків є остаточною операцією.

   Для підвищення точності і зменшення шорсткості чистове затилування здійснюють на занижених режимах із застосуванням мастила (веретенного або льняного масла). Затилована поверхня повинна мати шорсткість не вище Rа= =2,5мкм. При перевірці профілю шаблоном величина просвіту для напівкруглих фрез залежно від радіуса профілю фрези не повинна перевищувати 0,05мм - для профілю радіусом 2,5мм і 0,15мм - для профілю радіусом 18-25мм.

Для зменшення трудомісткості процесу затилування фасонних дискових фрез доцільно обточувати фасонний профіль фрез на токарному або токарно-затилувальному верстаті фасонним різцем із залишенням припуску на затилування.

При виготовленні фрез з переднім кутом  > 0 для отримання заданого контуру на деталі профіль фрези в осьовій площині, а отже, і контур різця повинні бути скореговані.    Профіль різця контролюють контршаблоном на просвіт із допустимим зазором 0,01мм або на інструментальному мікроскопі.

Режими затилування

При радіальному затилуванні фрез фасонним різцем швидкість різання вибирають у межах 1-4 м/хв. Визначальним параметром затилування є число врізувань (ударів) різця за хвилину, яке вибирають залежно від діаметра або модуля черв'ячних фрез:

Діаметр фрези, мм..........   До 50 50-100  100-300

Число врізувань,    хв ... 120   80-9050-60

Модуль, мм   ............. До 8  '   Більше 8

Число врізувань:

при чорновому затилуванні... 120-130    70-80

при чистовому затилуванні..... 80-90 30-40

    Радіальна подача при чорновому затилуванні 0,08-0,12 мм/об, при чистовому - 0,02-0,04 мм/об.

 Для зменшення шорсткості поверхні при токарному затилуванні зуба після попередньої токарної обробки проводять

термічне поліпшення заготовки нагріваючи до 800- 820°С  з подальшим охолоджуванням у маслі; високий відпуск при температурі 620-660°С  з витримкою 1 -1,5год; подальше охолоджування на повітрі. У результаті такої термічної обробки твердість заготовки фрези повинна бути у межах HRC=28-32.

Затилування черв'ячних фрез

 Черв'ячна фреза перед затилуванням є черв'яком, що прорізає ряд поздовжніх гвинтових канавок. Затилування черв'ячних фрез виконується за дві операції - чорнову і чистову за декілька переходів. При чорновій обробці проводять затилування вершин зубів, западин і профілю.

 Вершини черв'ячних фрез дрібних і середніх модулів затилують широким різцем із прямолінійною різальною кромкою. При цьому на затилувальному верстаті настроюють ділильні гітари, кроки ходового гвинта і диференціала.

 При затилуванні великих фрез з модулем більше 10мм затилування проводять прохідним різцем, що працює з невеликими подачами супорта. Западини затилують прорізним різцем при настроюванні верстата на ходовий гвинт.

При виготовленні партії фрез більше 15-20 шт. заготовки фрез М = 1,5-2,35 затилують тринитковим гребінцем, заготовки фрез М=3,0-4,5 - двонитковим гребінцем, а потім затилують канавку. Заготовки фрез М = 5-10 затилують у три переходи: по зовнішній поверхні - різцем, профіль зуба - двонитковим гребінцем, а потім дно западини - різцем. Заготовки фрез М= 10-12 затилують в п'ять переходів; по зовнішній поверхні, по дну западини між зубами, бічні поверхні кожної сторони окремо, потім радіус при вершині.

   При роздільному затилуванні бічних поверхонь профілю для поліпшення умов різання різець розгортають під кутом, що дорівнює куту підйому гвинтової лінії.

   Бічні сторони у фрез з модулем більше 20мм затилують з розворотом верхніх санок супорта на кут, що дорівнює куту нахилу бічної сторони профілю. При цьому затилування проводять з поступовим заглибленням затилувального різця уздовж бічної сторони зуба. Після операції затилування у фрез, що підлягають шліфуванню за профілем, залишають припуск. Базою для контролю затилованої фасонної поверхні можуть бути або торці фрези, або горизонтальні ділянки профілю.

  Для утворення збільшених бічних задніх кутів, що гарантують відсутність сідловини на профілі фрез із кутом підйому гвинтової лінії більше 5°, рекомендується знімати другий затилок профілю методом косого затилування з розворотом супорта на 10-15°.

Насадні фрези затилують на спеціальній циліндричній оправці з двома конусами. Один конус вставляють у шпиндель верстата, а другий - у втулку задньої бабки, що забезпечує достатню жорсткість при затилуванні.

Хвостові фрези затилують у центрах. Найкращі результати дає установка хвостовика в шпинделі верстата з фіксацією другого кінця у втулці задньої бабки або задньому центрі.

    Шорсткість поверхні профілю фрези після затилування

Rа = 2,5мкм для фрез (класу В і С) з нешліфованим профілем і Rz = 40-20мкм для фрез, що підлягають шліфуванню. При перевірці шаблоном просвіт, що допускається, для нешліфованих фрез - 0,02-0,04 і для шліфованих - 0,05-0,12мм. Для зменшення шорсткості поверхні при затилуванні заготовки фрези піддають спеціальній термічній обробці - поліпшенню.

 Профіль фрези перевіряють на інструментальному мікроскопі або проекторі, а також шаблонами. Контроль можна проводити в нормальному перетині або в проекції на осьову площину фрези, він може бути замінений контролем форми задньої поверхні зубів в осьовому перетині. Шаблоном, як правило перевіряють профіль на робочому місці при виготовленні фрез.   Для фрез класів В і С шаблоном можна проводити остаточну перевірку профілю. Залежно від методу затилування шаблони виконують на половину профілю западини, якщо проводять затилування кожної сторони окремо або на вісь профілю западини, якщо виконують затилування всього профілю. Кут профілю шаблона задають з допуском від ±2 до ±3', лінійні розміри - з допуском ±0,0 1мм.