Фрезерование зубчатых колес и трибов
Размеры миниатюрных зубчатых передач во многом определяют габаритные размеры устройства, в котором они используются. Исходя из этого при конструировании зубчатых передач для получения их малых размеров используются модули 0,04 мм и более. Число зубьев в зубчатых колесах колеблется от 6 до 250.
Колеса с маленьким числом зубьев (6—20) в большинстве случаев изготавливаются за одно целое с осью. Такие колеса именуются трибами.
В правильной механике, приборостроении взяли распространение эвольвентное, циклоидальное и особое часовое зацепления. Для передач очень малых размеров в основном используют циклоидальное зацепление.
Миниатюрные трибы и зубчатые колёса изготавливаются литьем под давлением, штамповкой, накаткой, волочением, резанием.
Взяли распространение следующие способы нарезания шестеренок: фасонное фрезерование; фрезерование обкаткой и комбинированный.
Фасонное фрезерование. При фасонном фрезеровании режущие кромки инструмента изготавливают по форме впадин колеса. В ходе нарезания фреза переносит форму режущих кромок на обрабатываемое колесо, которое иногда поворачивается на величину углового шага. Для фрезерования шестеренок используют малоразмерные профильные дисковые зуборезные фрезы диаметра и различного модуля либо многорезцовые фрезы.
Дисковая зуборезная фреза представляет собой фасонную фрезу, профиль зубьев которой соответствует профилю впадины нарезаемого колеса. Для нарезания правильных шестеренок в большинстве случаев употребляется одна фреза, вычисленная лишь на заданное число и определённый модуль зубьев, а для менее правильных колес применяют комплект фрез. Трибы с малым числом зубьев благодаря громадной высоты зуба обрабатываются в основном профильными зуборезными фрезами.
Недочётом фасонного фрезерования есть точность и невысокая производительность. Помимо этого, при одностороннем действии сил резания на большой и узкий зуб, появляются деформации, что может привести к значительному нарушению профиля зуба.
Зубья нарезают на зубофрезерных автоматах. К примеру, на зубофрезерном автомате повышенной точности с единичным Делением 5300, что рекомендован для серийного и массового производства цилиндрических прямозубых трибов способом фасонного фрезерования. Нарезание колес производится одной либо двумя соосно расположенными дисковыми фрезами с попутной либо встречной подачей. Громаднейший диаметр обрабатываемого изделия по автоматическому циклу равен 6 мм.
Шпиндель имеет семь фиксированных частот вращения в диапазоне от 700 до 5600 об/мин. Число двойных ходов в 60 секунд кроме этого семь —от 10 до 56. Громаднейшее окружное упрочнение на фрезе—2,65 кГс; радиальное — 0,8 кГс. Станок может оснащаться особым установочным приспособлением, для конкретного обрабатываемого изделия, механической рукой с вибробункером и съемником обработанных изделий.
Для исполнения очень правильных работ используется микроскоп с 30-кратным повышением.
Рис. 1. Крепление дисковых фрез на шпинделе
Для нарезания трибов и шестерен в серийном и массовом производстве помогает зубофрезерный автомат повышенной точности 5302ТП. Шероховатость поверхности зубьев по окончании фрезерования соответствует —0,63 мкм. Нарезание зубьев производится с попутной встречной либо радиальной подачами. Мельчайший диаметр обрабатываемого изделия 0,5 мм; мельчайшее число обрабатываемых зубьев — 4; диапазон нарезаемых модулей — 0,05—0,3 мм. Автомат имеет 11 скоростей шпинделя в пределах от 500 до 5000 об/мин.
Обработка ведется при профильной и радиальной подачах. Диапазон трансформации профильной подачи образовывает от 0,04 до 0,46 мм/об; радиальной 0,02—0,23 мм/об. Крепление фрез 2 производится на шпинделе 1 консольно (рис.
1).
Широкий диапазон подач и скоростей позволяет использовать фрезы из твёрдого сплава и быстрорежущей стали и вести обработку изделий из стали, неметаллических материалов и цветных металлов. Автомат оснащен установочным приспособлением, автоматическим загрузочным устройством, приспособлением для снятия заусенцев и микроскопом. Недочётом способа фасонного фрезерования с применением дисковых фрез есть:
— вероятная неточность профиля благодаря неточности деления при помощи делительного механизма, и ввиду неправильной установки фрезы по отношению к заготовке;
— неточность профиля зуба благодаря неточности профиля фрезы; недостаточная производительность обработки. С целью исключения этих недочётов используют способ фрезерования обкаткой.
Фрезерование обкаткой. При фрезеровании шестеренок и трибов способом обкатки режущие зубья фрезы находятся в контакте с заготовкой нарезаемого колеса. Нарезание производится малоразмерными червячными зуборезными фрезами. При вращении фрезы ее зубья совершают как бы поступательное перемещение, подобное перемещению рейки.
При нарезания прямых зубьев ось фрезы должна быть установлена по отношению к торцу заготовки под углом подъема профиля витков. На протяжении нарезания фреза вращается около собственной оси и двигается в направлении к нарезаемой заготовке.
направляться иметь в виду, что с повышением диаметра фрезы возрастает крутящий момент на оправке, значительно уменьшается угол наклона витков и понижается частота вращения фрезы при сохранении постоянной скорости резания. Учитывая кинематическую сообщение фрезы и нарезаемого колеса, скорость последнего кроме этого значительно уменьшается, что ведет к понижению производительности нарезания зубьев.
Применяя червячные фрезы, возможно взять громадную, если сравнивать с дисковыми, точность по шагу зубьев нарезаемой заготовки, поскольку любой зуб заготовки обрабатывается одними и теми же зубьями фрезы. В следствии этого погрешности в шаге зубьев фрезы не оказывают влияния на размещение зубьев колеса.
подачи и Режимы резания при нарезании колес назначают в зависимости от механических особенностей материала, материала фрезы и размеров заготовки. Формулы для определения величины подачи, скорости резания, штучного времени приведены в работе.
Для нарезания зубьев на зубчатых и червячных колесах, трибах модулей 0,1 мм и более способом обкатки червячными фрезами помогает зубофрезерный автомат повышенной точности 5302БП; материал фрез —твёрдые сплавы и сталь. Наряду с этим возможно обрабатывать колеса из стали, неметаллических материалов и цветных сплавов.
Фрезы на шпинделе автомата крепят консольно. Частота вращения изменяется в пределах от 500 до 5000 об/мин. Подача — радиальная и изменяется в пределах от 0,035 до 0,4 мм/об.
Недочёт способа обкатки пребывает в том, что при обработке высоких зубьев червячной фрезой происходит их подрезание у основания и искажение настоящего профиля. Наряду с этим вместо циклоиды получается эпициклоида. Коррекция диаметра при обкатке кроме этого ведет к искажению профиля зуба.
Комбинированный способ фрезерования. Для устранения этих недочётов предложен комбинированный способ, содержащий элементы способов обкатки и фасонного фрезерования. Для реализации способа применяют особую фрезу, имеющую десять равномерно расположенных зубьев. Причем профиль каждого зуба складывается из трех режущих частей А и Б. Целый профиль зуба выполнен таким, что при обработке изделия фреза профилем А обрабатывает впадину между зубьями, а выступами Б захватывает соседние впадины.
Наряду с этим выступы Б снабжают фрезерование обкаткой.
В зависимости от размеров обрабатываемого профиля фреза возможно выполнена диаметром от 4 мм и более.
Рис. 2. Крепление червячных фрез на шпинделе
Рис. 3. Комбинированное фрезерование: а — фреза; б — обкатки зубьев и схема нарезания
Ширина фрезы находится в прямой зависимости от размеров обрабатываемого профиля. Предельное количество зубьев — три. самые предпочтительным есть число зубьев, равное десяти. Фреза возможно выполнена однозаходной и многозаходной. Последней за один ее оборот возможно обработать пара зубьев колеса.
Фрезу устанавливают на валу, ось которого ориентирована довольно нарезаемого колеса с учетом угла подъема профиля фрезы. Скорость фрезы должна быть больше, чем скорость изделия и синхронизирована в соответствии с нужным передаточным отношением, определяемым числом заходов зубьев и числом фрезы обрабатываемого колеса.
Заточка мелкомодульных фрез. Для заточки абразивными и алмазными кругами мелкомодульных червячных фрез по передней поверхности зубьев помогает полуавтомат ЗА660Б. На полуавтомате возможно затачивать фрезы из твёрдого сплава и быстрорежущей стали диаметром 10 мм и более, модуль которых равен 0,05—1,0 мм. Предусмотрена заточка фрез как с прямыми, так и с винтовыми зубьями, с хорошими и отрицательными передними углами.
Настройка на требуемое число стружечных канавок фрезы производится сменными делительными дисками. Подача фрезы на шлифовальный круг — автоматическая круговая и ручная в пределах 0,005—0,05 мм/об.
Заточку создают с охлаждением либо всухую с отсосом абразивной пыли. Все нужные для заточки перемещения: возвратно-поступательное перемещение затачиваемой фрезы, поворот фрезы на величину торцового шага зубьев, подачи фрезы на шлифовальный круг, перемещение по винтовой линии, соответствующей стружечной канавке, — производятся машинально.
По окончании снятия с передней грани зуба заблаговременно установленного слоя металла подается световой сигнал и производится автоматическое выключение станка по окончании окончания выхаживания фрезы. Автоматизация на станке достигается за счет применения электромеханических устройств. Заточку мелкомодульных фрез с глухими канавками реализовывают вручную.
Заточку червячных мелкомодульных фрез возможно создавать и на универсально-затыловочных станках. Для этого вращение затачиваемой фрезы связывают посредством кинематической цепи станка через гитару деления. Последнюю настраивают на число перьев фрезы с возвратно-поступательным перемещением суппорта станка, несущего шлифовальную головку, так, дабы шлифовальный круг снимал припуск при обратном стремительном отходе суппорта от фрезы.
На рис. 4 продемонстрирована схема заточки фрез на универсально-заточном станке. Кронштейн крепят в зажимной втулке суппорта станка. На кронштейне установлена шлифовальная головка с кругом. На оправке в центрах станка установлена затачиваемая фреза. На пальце привода суппорта укреплен кулачок.
Фреза кинематически связана с суппортом через гитару делений, настроенную на число перьев затачиваемой фрезы.
При включении станка фреза приобретает постоянное вращение, а шлифовальный круг вместе с суппортом движется возвратно-поступательно. В конце собственного хода вперед круг входит в канавку затачиваемой вращающейся фрезы, а при обратном стремительном отходе снимает припуск с ее передней грани, осуществляя заточку.
Фрезерование на токарных автоматах. Передача миниатюрных изделий от одного станка к второму и их базирование на новом станке часто бывает неудобна ввиду их малых размеров. При изготовлении шестеренок и трибов целесообразно все операции, включая зубофрезерную, делать на одном автомате, технологические возможности которого расширены за счет применения особых приспособлений, разрешающих вести не только точение, но и фрезерование изделий без их перестановки.
Наряду с этим обеспечивается более высокая точность нарезания зубьев, чем на фрезерных станках, обработка на которых ведется с перестановкой изделий.
Рис. 4. Приспособление для заточки малоразмерных фрез
В устройствах используют трибы с довольно долгими и узкими (порядка 0,2 мм) цапфами. Благодаря их малой жесткости приходится на операции нарезания зубьев снижать режимы резания. Так как для трибов серьёзное значение имеет уровень качества поверхности, их подвергают полированию, что отрицательно воздействует на точность зацепления.
Все эти задачи достаточно при совмещении всей обработки на одном токарном автомате.
Фрезерование зубьев наряду с этим создают способом обкатки по направлению подачи, при продольном перемещении шпиндельной бабки с применением зубофрезерного приспособления.
Главным элементом приспособления есть суппорт, поворачивающийся около горизонтальной оси на требуемый угол, а после этого фиксирующийся в определенном положении. Настройка на угол поворота осуществляется при помощи регулируемых упоров. Поворот суппорта производится от кулачкового распределительного механизма.
Перпендикулярно к оси шпинделя суппорта от гидроцилиндра перемещается пиноль, положение которой определяется настройкой упоров. В пиноли крепят изделие, а в шпинделе суппорта — фрезу.
На рис. 5, а продемонстрированы кое-какие изделия, изготавливаемые и нарезаемые на автоматах продольного точения. Порядок исполнения операций следующий: точение передней (левой) половины изделия с подрезкой буртика, резцом, сзади зубчатого диска. Изделие наряду с этим зажато в цанге;
включение привода и останов шпинделя зуборезного приспособления через коробку передач, связывающую фрезерный шпиндель с главным шпинделем. Подвод фрезы в рабочее положение. Наряду с этим фреза подводится снизу и врезается на глубину зуба с одновременным подводом резца для снятия заусенцев.
Наряду с этим, в случае если нужно, возможно предусмотреть дополнительную опору 5 для изделия;
— включение перемещения шпиндельной бабки на обратный движение, в следствии чего начинается процесс зубофрезерования по направлению подачи;
— вывод фрезы в начальное положение, протачивание второй (правой) половины изделия и завершение операции точения; отрезка обработанного изделия от прутка. Штучное время на обработку изделия образовывает 20—23 с.
Фрезерование алмазным инструментом. Для нарезания зубьев прецизионных миниатюрных зубчатых, анкерных, храповых колес используют алмазное фрезерование. Наряду с этим обработка может вестись как «на врезание», так и «на проход». При алмазном фрезеровании используют головки, оснащенные одним либо несколькими алмазными резцами.
Минимальная ширина режущей кромки нормализованного резца равна 0,2 мм.
Рис. 5. Изготовление трибов на токарном автомате продольного точения
Изюминкой геометрии резцов, предназначенных для оснащения фрезерных головок, есть громадной передний малый и отрицательный угол задний угол. Одним из главных требований, предъявляемых к режущим кромкам, есть высокая степень их остроты и доводки. От тщательности доводки кромок зависит не только шероховатость обработанной поверхности, но и стойкость алмазного инструмента.
Рис. 6. Нарезание зубьев алмазными резцами
Рис. 7. Прибор для контроля параметров шестеренок и трибов
Контроль параметров колес и трибов. Для контроля в условиях цеха отдельных параметров шестеренок и трибов, а также радиального биения зубчатого венца, колебания длины неспециализированной нормали, отклонения шага зацепления, разности окружных шагов, помогает настольный прибор БВ-5060 с вертикальной осью центров. На станине смонтирована установочная каретка, на которой крепится кронштейн с центрами для фиксации измеряемого изделия, и вертикальная траверса, несущая измерительную каретку со сменными контрольными устройствами.
