123223 (Лезвийные инструменты)

Содержание

Введение 2

1. Расширение технологических возможностей методов обработки зубчатых колес 4

2. Методы обработки лезвийным инструментом 7

Список литературы 19

Введение

В конструкциях многих машин, приборов и агрегатов в качестве передаточных механизмов наибольшее распространение получили зубчатые передачи. Это вызвано рядом их преимуществ по сравнению с остальными видами передач, среди которых: возможность передачи наибольших крутящих моментов, обеспечение постоянства передаточного отношения, высокий КПД передачи, небольшие габариты при передаче высоких крутящих моментов, плавность и бесшумность работы и т.д.

Преимущества зубчатых передач в значительной степени определяются точностью параметров, качеству рабочих поверхностей зубьев и механических свойств материала зубчатых колес.

В связи с современными тенденциями развития техники требования к точности параметров и механическим свойствам зубчатых колес постоянно возрастают. При разработке современных зубчатых передач стремятся увеличивать передаваемые моменты, окружные скорости, а также надежность и долговечность зубчатых колес при неизменных или меньших габаритах передач; в то же время стремятся свести к минимуму себестоимость изготовления зубчатых колес. Для этого в производстве необходимо применять высокопроизводительные автоматизированные методы обработки зубчатых колес, позволяющие производить зубчатые колеса с минимальной себестоимостью их обработки, при этом максимально сократить участие рабочего в производительном процессе.

В то же время в производстве необходимо применять прогрессивные методы обработки зубчатых колес, позволяющие значительно улучшить эксплуатационные показатели зубчатых колес. К таким прогрессивным методам обработки относится хонингование зубьев, как один из наиболее эффективных и производительных процессов отделочной обработки закаленных зубчатых колес. Этот процесс наиболее эффективен в условиях крупносерийного и массового производства, в таких, как автомобиле - и тракторостроении, приборостроении, т.е. где требуется обработка больших партий зубчатых колес с получением высоких показателей точности и качества поверхности зубьев.

1. Расширение технологических возможностей методов обработки зубчатых колес

Возрастающие требования к качеству зубчатых колес вызывают необходимость поиска новых подходов к совершенствованию методов их обработки как со снятием материала, так и без него. Исследованы протягивание базового отверстия, фрезерование, шевингование и холодное прикатывание зубьев колес из стали 18ХГТ и порошковых металлокерамических сплавов. Основное внимание уделяли расширению технологических возможностей этих методов и стабильности достигаемого качества.

Установлено, что при обработке базовых цилиндрических, шпоночных и шлицевых отверстий зубчатых колес (сырых и термообработанных) целесообразно использовать протягивание. В этом случае инструмент работает с очень малыми припусками, но и это не гарантирует отсутствия наростообразования при взаимодействии материалов заготовки и инструмента. Использование твердых сплавов для деформирующих элементов в определенной степени решает эту проблему, но удорожает инструмент и его применение во многих случаях становится нерентабельным. Цельные протяжки, например, из стали Р6М5, изготавливать значительно проще, однако возникает необходимость решения задач, связанных с действием сил межатомного сцепления, возникающих в процессе трения между двумя металлическими поверхностями.

Нанесение сетки масляных каналов и износостойких покрытий значительно упрощает и удешевляет изготовление инструмента и обеспечивает получение требуемых параметров качества базового отверстия зубчатых колес. Кроме того, с целью снижения погрешности формы обрабатываемых поверхностей увеличено число одновременно находящихся в работе выглаживающих элементов и уменьшен шаг между ними. Такое решение эффективно при обработке как цилиндрических, так и шлицевых базовых отверстий. Однако оно не снимает проблему эксцентриситета и микронеровностей в поперечном направлении шлицев. Поэтому предлагается применить также чередование зубьев, работающих по генераторной и профильной схеме, что обеспечит снижение погрешности смещения оси базового открытия относительно венца зубчатого колеса. Комбинированная схема обработки шлицевых базовых поверхностей зубчатых колес позволит за счет сочетания предлагаемых решений снизить приблизительно в 1,8 раза высоту микронеровностей и повысить в 1,4 раза точность обработки.

Столь пристальное внимание к качеству базовых поверхностей зубчатых колес связано с достижением требуемых показателей при последующей обработке, в частности, зубофрезеровании и шевинговании. Например, при фрезеровании зубчатых колес неперпендикулярность базового отверстия к торцу вызывает дополнительные погрешности, связанные с ориентацией заготовок относительно режущих кромок инструмента.

Для решения этой задачи предложена технологическая оснастка, обеспечивающая ориентирование пакета заготовок зубчатых колес за счет кинематической связи заготовки и инструмента. При установке пакета фиксатор зажимного и контрольного приспособления создает дополнительную коррекцию режущей кромки червячной фрезы относительно зубьев заготовок.

Для стабильного базирования зубчатых колес при шевинговании предложена оправка с упругими сферическими элементами на основе полиуретана, компенсирующими погрешность расположения торцевых поверхностей заготовок и базового отверстия. Точность зубошевингования цилиндрических зубчатых колес повысилась на 20%.

Результаты исследования процесса шевингования показали, что на стабильность показателей качества существенно влияет стойкость инструмента. Для ее повышения предложено устанавливать заготовку перед обработкой со смещением 0,5-0,6 мм относительно инструмента. В этом случае в конце каждого рабочего хода заготовке сообщается одновременно с радиальной поперечная подача, которая выполняется ступенчато с постепенным уменьшением величины. При последнем рабочем ходе обеспечивается совмещение осей шевера и обрабатываемого колеса.

Равномерность съема металла на ведомых и ведущих сторонах зубьев достигается первоначальным смещением заготовки относительно зубчатого колеса. Затем угол зацепления инструмента с заготовкой уменьшается, а коэффициент перекрытия увеличивается, что позволяет уравновесить съем металла с обеих сторон зубьев. По мере уменьшения снимаемого припуска увеличивается площадь контакта зубьев шевера с заготовкой, вызывая увеличение сил резания. Поэтому поперечная подача уменьшается до момента совпадения осей шевера и обрабатываемого колеса. Затем при калибрующих ходах окончательно формируется заданный профиль зубьев.

Для обеспечения равномерного износа инструмента с обеих сторон целесообразно периодически менять направление вращения шевера, а следовательно, подвода и отвода заготовки. Отсутствие резких остановок шевера, возникающих при реверсировании, позволяет повысить стойкость шеверов на 15-20%.

При исследовании холодного прикатывания зубьев накатники модулем 4,75 мм изготавливали по групповой схеме обработки с шагом спирали 1,75 мм. Припуск на сторону составлял 0,02-0,04 мм. Экспериментами установлено, что по сравнению с шевингованием прикатка обеспечивает снижение на 20-25% погрешности колебания измерительного межцентрового расстояния за один оборот колеса, на 30-35% - профиля, на 10-15% - направления зуба, на 30-35% - микронеровностей (Ra). Производительность обработки повышается в 1,2 раза, а стойкость инструмента - в 5 раз.

Изготовление зубчатых колес из порошковых металлокерамических сплавов позволяет снизить припуск и трудоемкость обработки, получить значительную экономию металла и высвободить оборудование. Однако возможности этих технологических процессов недостаточно изучены.

Исследования протягивания базового отверстия зубчатых колес из металлокерамики проводили прошивками различных конструкций с износостойким покрытием и без него. Прошивки изготавливали из быстрорежущей стали Р6М5 с режущими зубьями (передний угол 7-10°) и деформирующими элементами. С увеличением переднего угла усилия резания не уменьшались, но становились более плавными и стабильными. На снижение усилий оказали влияние конструкция режущей и деформирующей частей инструмента, а также наличие на них покрытия из нитрида хрома, обеспечивающего в 1,5-2 раза более высокую стойкость. При испытании прошивок наростообразования на их рабочих поверхностях не было. Однако стойкость прошивок при переточках резко снижалась. Доводка зубьев алмазными кругами повысила стойкость прошивок в 1,3 раза. Скругление режущих кромок радиусом 0,007 мм нецелесообразно, достаточно обеспечить радиус 0,02 мм.

Предлагаемые решения значительно расширяют технологические возможности методов обработки зубчатых колес.

2. Методы обработки лезвийным инструментом

Кинематика процесса резания реализуется в конкретных видах обработки, подразделяемых на лезвийную и абразивную обработку. Лезвийная обработка - обработка резанием, осуществляемая лезвийным инструментом; абразивная обработка - обработка абразивным инструментом, работающим по любой кинематической схеме резания.

По назначению можно выделить следующие основные виды обработки: отрезание - обработка резанием заключающаяся в отделении заготовки в качестве части от целого вдоль одной ее стороны; вырезание - обработка резанием, заключающаяся в отделении заготовки в качестве части целого вдоль двух или нескольких ее сторон; разрезание - обработка резанием, заключающаяся в разделении заготовки на части; снятие фаски - обработка резанием, заключающаяся в образовании фаски; резьбонарезание - обработка резанием, заключающаяся в образовании резьбы; зубонарезание - обработка резанием, заключающаяся в образовании зубьев; зубозакругление - обработка резанием концов зубьев вблизи торца зубчатого колеса, заключающаяся в придании им формы, облегчающей ввод колеса в зубчатое зацепление; затылование - обработка резанием, заключающаяся в образовании задних поверхностей затылованных зубьев.

К обработке резанием также относится слесарная обработка: опиливание, резка, рубка, шабрение.

Вид лезвийной обработки определяется видом и направлением главного движения резания, сообщением его инструменту или заготовке, видом и направлением движения подачи, формой получаемой поверхности, видом и типом режущего инструмента. С учетом перечисленных признаков существующие виды обработки резанием условно можно подразделить на поступательные, токарные, осевые, фрезерные и т.д. Условность такого подразделения обусловлена многообразием и сложностью видов обработки резанием, затрудняющих их включение в ту или иную группу. В настоящее время применяются виды обработки, представляющие собой комбинации признаков из вышеперечисленных групп, например, фрезеточение, резьбофрезерование, резьбопротягивание и т.п.

К поступательным видам обработки относятся строгальные, долбежные и протяжные виды обработки.

Строгание и долбление - обработка резанием осуществляемая однолезвийным инструментом с возвратно-поступательным главным движением резания (см. рис.2.3, а, б, в). Строгание и долбление обычно применяются при обработке несложных профильных поверхностей с прямолинейными образующими, а также для обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей в единичном и массовом производствах. Для этого процесса характерно действие на инструмент ударных нагрузок, небольшие скорости резания (1…1,5 м/c) и низкая производительность обработки вследствие инерционности движущихся частей станков и наличия холостого хода стола или инструмента.

Точение - лезвийная обработка с вращательным главным движением резания и возможностью изменения радиуса его траектории. Это наиболее универсальный и широко применяемый вид обработки резанием, позволяющий получать детали практически любой формы с высокой точностью и качеством. Разновидности точения: обтачивание - точение наружной поверхности с движением подачи вдоль образующей линии обработанной поверхности (см. рис.2.3, г); растачивание - точение внутренней поверхности с движением подачи вдоль образующей линии обработанной поверхности (см. рис.2.3, д); подрезание - точение торцовой поверхности (см. рис.2.3, е). При точении, как и при строгании и долблении, возможна обработка фасонным резцом и обработка по копиру (см. рис.2.3, б).

Осевая обработка - лезвийная обработка с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и движением подачи только вдоль оси главного движения резания. Основные виды осевой обработки - это сверление, зенкерование и развертывание.

Сверление - осевая обработка сверлом (см. рис.2.4, а, б). Сверление применяется для получения отверстий в сплошном материале, а также для рассверливания на больший диаметр уже имеющихся отверстий и получения центровочных отверстий. Сверлением обеспечивается 11…12-й квалитеты точности и шероховатость обработанной поверхности Rz=80…20 мкм. Процесс резания при сверлении во многом аналогичен точению, но имеет ряд особенностей, обусловленных: 1) переменностью переднего угла, принимающего малые и даже отрицательные значения у поперечной кромки, что приводит к повышению деформации срезаемого слоя, силы и температуры резания; 2) изменением скорости резания по длине режущей кромки, сказывающимся на изменении деформации в смежных элементах; 3) ухудшением отвода стружки и затруднением проникновения СОЖ в зону резания; 4) отсутствием задних углов на вспомогательных режущих кромках, что повышает силы трения.

Зенкерование и развертывание - осевая обработка соответственно зенкером и разверткой (см. рис.2.4, в, г). Зенкерование применяется для обработки предварительно просверленных, прошитых или отлитых отверстий с целью повышения их точности (11…9-й квалитеты) и снижения шероховатости до Ra=2 мкм. Развертывание предназначено для окончательной (чистовой) обработки предварительно просверленных или расточенных резцом или зенкером цилиндрических и конических отверстий с точностью до 7-го квалитета и шероховатостью до Ra=0,6 мкм. Процессы зенкерования и развертывания протекают в более благоприятных условиях, чем сверление, так как у зенкера и развертки нет поперечной режущей кромки; глубина резания сравнительно небольшая и скорость резания вдоль режущих кромок постоянна. Вместе с тем, наблюдаются большие силы трения на ленточках и неудовлетворительные условия размещения и отвода стружки.

Зенкование и цекование - осевая обработка соответственно зенковкой и цековкой (см. рис.2.4, д, е).

Фрезерование - лезвийная обработка с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории, сообщаемым инструменту, и хотя бы одним движением подачи, направленным перпендикулярно оси главного движения резания.