Задача 6. Розрахунок режимів різання при нарізанні зубів зубчастих коліс
Профіль зубів зубчастого колеса утворюється шляхом видалення матеріалу западини такими способами обробки: фрезеруванням, струганням, довбанням, протяганням, шевінгуванням і шліфуванням.
Розрізняють два методи нарізування зубів: копіювання – коли форма профілю кромки ріжучого інструмента відповідає формі западини зубчастого колеса (дискові, пальцеві модульні фрези, зубодовбальні головки); обкатка – поверхня зуба виходить у результаті обробки ріжучим інструментом, кромки якого являють собою профіль сполученої рейки профілю зуба зі сполученим колесом і під час обробки інструмента із заготовкою утворюють сполучену зубчасту пару (черв’ячні фрези, довбачі, шевери й ін.).
Метод обкатки має такі переваги порівняно з методом копіювання:
– одним і тим самим інструментом даного модуля можна нарізати зубчасті колеса з будь-якою кількістю зубів;
– забезпечується більш висока точність і якість поверхні зубів;
– досягається більш висока продуктивність обробки завдяки безперервності процесу й участі в роботі одночасно більшої кількості лез.
Дискова і пальцева модульні фрези являють собою фасонні фрези, профіль зуба яких повторює профіль западини колеса, що нарізається. Обробка проводиться за методом копіювання. Пальцеві модульні фрези застосовують для отримання шевронних і зубчатих коліс великого модуля.
Головним рухом (рухом різання) є обертання фрези навколо своєї осі. Рухом подачі є рух фрези вздовж осі заготовки.
При обробці черв’ячною фрезою (метод обкатки) рух подачі – поступальний рух фрези уздовж осі заготовки.
Зуборізний довбач виконаний у вигляді зубчастого циліндричного колеса, оснащеного ріжучими кромками.
Головний рух (рух різання) при зубодовбанні – зворотно-поступальний рух довбача, рухів подачі два: рух обкатування по ділильних колах довбача, а також нарізання колеса і радіальне переміщення. Зубодовбання застосовують для нарізання зовнішніх і внутрішніх зубів прямих і косозубих коліс. Глибина різання при чорновому нарізанні зубів (Ra = 12,5мкм), як правило, приймається рівній глибині западини t = h = 2,2∙m, де t – модуль колеса, що нарізається, мм.
Зазвичай профіль чорнових черв’ячних фрез виконується так, щоб ними можна було нарізати зуби на повну глибину, але залишаючи припуск на остаточну обробку лише бічним бокам зуба. Якщо потужності й твердості верстата недостатньо, припуск на чорнову обробку зрізають за два проходи; перший прохід h = 1,4∙m, другий – h = 0,7∙m.
Чистову обробку в два проходи застосовують лише при зубодовбанні циліндричних коліс дисковими довбачами з модулем 6 мм і шорсткістю вищою за Rа = 1,6 мкм.
Подачі вибирають з урахуванням якості й точності коліс, що нарізаються, потужності верстата, модуля та кількості зубів нарізуваного колеса [3].
Швидкість різання встановлюють у залежності від властивостей ріжучого інструмента.
Глибина різання, подачі й інші чинники призначають за таблицями нормативів [3], чи за емпіричною формулою [7].
Основний час при зубофрезеруванні черв’ячною фрезою:
, хв.
де z – кількість зубів нарізуваного колеса;
n – частота обертання фрези, об./хв.;
S0 – подача фрези за оборот заготовки, мм/об.;
К – кількість заходів фрези.
При чистовій обробці застосовують однозаходну фрезу, при чорновій – багатоозaходну.
L – величина вінця колеса, мм;
L = b + l1
де b – ширина вінця нарізуваного колеса, мм;
l1 – величина врізання і перебігу, мм.
Основний час при зубодовбанні:
, хв.
де m – модуль колеса, що нарізається, мм;
z – кількість зубів нарізуваного колеса;
Kпд – кількість подвійних ходів за хвилину довбача, пдв.хід/хв.;
S – кругова подача, мм/пдв.хід;
Sp – радіальна подача, мм/пдв.хід;
і – кількість проходів;
h – припуск на обробку, мм.
Задача № 6
Виконати розрахунок режимів різання за таблицями нормативів згідно заданим варіантом.
Вихідні дані наведені в таблиці 7.
Порядок виконання роботи аналогічний до попередніх.
Приклад розв’язання задачі
На зубодовбальному верстаті 5122 нарізають довбачем прямозубе зубчасте колесо з модулем m = 3 мм із кількістю зубів z = 40, шириною вінця b = 40 мм. Обробка чистова (Rа = 1,6 мкм) по суцільному металу. Матеріал заготовки – сталь 40Х, твердість НВ190.
Необхідно: вибрати ріжучий інструмент, призначити режим різання (за таблицями нормативів), визначити основний час.
Вибір інструмента
Для зубодовбання циліндричного колеса приймаємо дисковий прямозубий довбач модуля 3 тип 1 ГОСТ 9323-79 [6] чи [7] зі швидкоріжучої сталі Р6М5 [6] або [7] (Таблиця П 35).
Режим різання. Колова подача для верстата моделі 5122 з потужністю двигуна 3 кВт (Додаток 1), (тобто III класифікаційної групи [3]) для чистової обробки по суцільному металу, обробка сталі твердістю до НВ 207 при модулі колеса до m = 3 мм, S = 0,25 – 0,3 мм/пдв.хід [3] (Таблиця П 36).
З урахуванням паспортних даних верстата приймаємо (Додаток 1) S = 0,25 мм/дв.хід.
Радіальна подача.
Sp = (0,1…0,3) S [3],
Sp = (0,1…0,3) 0,25 = 0,025…0,075 мм/пдв.хід.
З урахуванням паспортних даних верстата приймаємо Sp = 0,036 мм/пдв.хід.
Швидкість різання, що допускається властивостями ріжучого інструмента. Для чистової обробки по суцільному металу, круговій подачі S = 0,25мм/пдв.хід і модулі до 4 мм:
V = 20,5 м/хв. (Таблиця П 36).
Кількість подвійних ходів ходів довбача за хвилину, що відповідає знайденій швидкості різання:
де L
– величина ходу довбача, мм
L = b + l1 = 40 + 8 = 48 мм,
де l1 – перебіг довбача на дві сторони, мм.
При ширині вінця до 51 мм і l1 = 8 мм [3]
мм/пдв.хід
Відповідно до паспортних даних приймаємо:
Кд = 200 мм/пдв.хід.
Дійсна швидкість різання:
м/хв.
Визначення необхідної потужності верстата.
Потужність, що витрачається на різання при чистовій обробці по суцільному металу для даних умов обробки N = 1,1 кВт [3].
Потужність на шпинделі верстата:
Nш = Nд кВт,
де Nд = 3 кВт; = 0,65 – паспортні дані верстата (Додаток 1).
Nш = 30,65 = 1,95 кВт.
Оскільки Nш = 1,95 кВт Np = 1,1кВт, то обробка можлива.
Основний час
, хв.
де і – кількість проходів.
хв.
Таблиця 6