Инструменты, работающие методом обкатки

Различают следующие типы инструментов, работающих методом обкатки: долбяки, чашечные резцы, гребенки и червячные фрезы. Схема обработки долбяками (рис. 2.19, а) включает взаимосвязанные вращения долбяка и заготовки вокруг своих осей. Обычно оси долбяка и заготовки устанавливаются параллельно. Относительное движение в этом случае будет обкаткой, качением без скольжения начального цилиндра, связанного с заготовкой, по начальному цилиндру, связанному с инструментом. Кроме движения обкатки долбяк совершает возвратно-поступательные движения резания вдоль оси заготовки. В плоскости, перпендикулярной к осям долбяка и заготовки, относительное движение профиля детали и профиля долбяка сводится к качению без скольжения начальной окружности детали по начальной окружности инструмента. В результате этого движения профиль детали относительно инструмента занимает ряд последовательных положений, огибающая к которым будет профилем долбяка, и наоборот, профиль долбяка относительно заготовки занимает ряд последовательных поло-

 

 

Инструменты, работающие методом обкатки

 

 

жений, огибающая к которым будет профилем детали. Иными словами, профили детали и инструмента являются взаимносопряженными. Поэтому долбяк представляет собой диск, профиль которого является сопряженным с профилем детали, превращенный в режущий инструмент путем заточки его рабочего торца по конической поверхности и создания соответствующей задней поверхности.

Схема процесса точения по методу обкатки показана на рис. 2.19, в. При обработке заготовка быстро вращается вокруг своей оси. Это главное движение резания. Чашечному резцу сообщают сложное движение подачи, складывающееся из его вращения вокруг своей оси и одновременного прямолинейно-поступательного движения. Это медленное движение подачи сводится к обкатке начальной окружности, связанной с профилем инструмента, по начальной прямой, связанной с профилем детали, занимающим ряд последовательных положений относительно инструмента, огибающая к которым будет профилем резца. Обкаточными фасонными резцами можно производить также точение винтовых поверхностей (рищ 2.19, г). В этом случае вращение заготовки вокруг своей оси должно быть кинематически связано с вращением и прямолинейно-поступательным перемещением резца. При обработке однозаходных винтовых канавок настройку соответствующих кинематических цепей станка можно вести, исходя из следующих соображений: при одном обороте детали резец должен повернуться вокруг своей оси на один зуб, если его ось будет неподвижна; при перемещении же оси невращающегося резца вдоль оси детали на величину шага заготовка должна сделать один оборот вокруг своей оси. В результате рассматриваемых движений в процессе обработки наблюдается качение без скольжения начальной прямой, связанной с профилем детали по начальной окружности, связанной с профилем инструмента.

При работе гребенки (рис. 2.19, д) заготовка вращается вокруг своей оси и одновременно двигается прямолинейно-поступательно, перпендикулярно к своей оси. Это медленное движение подачи можно представить как обкатку, качение без скольжения цилиндра, связанного с деталью по плоскости, связанной с заготовкой. Движение резания осуществляется возвратно-поступательными движениями гребенки вдоль оси заготовки. В результате этого движения режущая кромка гребенки описывает поверхность рейки, сопряженную с поверхностью детали. Поэтому гребенка представляет собой рейку, сопряженную с деталью, превращенную в режущий инструмент путем заточки ее по передней плоскости и создания задней поверхности. Число зубьев гребенки меньше числа зубьев нарезаемого колеса. Ограниченная длина гребенки влечет за собой не беспрерывное, а периодическое нарезание зубьев колеса. Поэтому после обработки нескольких впадин происходит процесс пересопряжения зубьев гребенки и детали. Гребенки являются наиболее простыми инструментами, работающими методом обкатки.

Большое распространение в машиностроении, в силу высокой производительности, получили червячные фрезы. При обработке цилиндрических фасонных поверхностей, т. е. деталей с прямыми зубьями, фреза и заготовка вращаются вокруг своих осей и одновременно осуществляется продольное движение подачи фрезы вдоль оси заготовки (рис. 2.19, ж, ё). Вращательные движения фрезы и заготовки кинематически связаны друг с другом. Одному обороту однозаходной червячной фрезы соответствует поворот, заготовки на один зуб. Червячная фреза представляет собой исходный червяк, превращенный в режущий инструмент путем прорезання стружечных канавок и затыло- вания зубьев. При обработке происходит зацепление исходного червяка и детали. Зубофрезерование червячными фрезами представляет непрерывный процесс, чем и объясняется его высокая производительность. Приближенно зацепление червячной фрезы и детали рассматривается как зацепление рейки с деталью в плоскости N, которая проходит перпендикулярно к оси детали через точку скрещивания осей детали и инструмента. В плоскости N при вращении червячной фрезы ее режущие кромки будут непрерывно смещаться. Это объясняется тем, что режущие кромки червячной фрезы располагаются на винтовой поверхности исходного червяка. Профиль детали в этой плоскости N будет вращаться вокруг своей оси.

Рассматриваемые движения профиля инструмента и профиля детали в плоскости N могут быть сведены к качению без скольжения начальной прямой, связанной с инструментом, по начальной окружности, связанной с деталью. Таким образом, процесс обработки червячными фрезами сводится к процессу нарезания зубчатых деталей гребенками, и профиль червячной фрезы определяется в нормальном сечении как профиль рейки, сопряженной с обрабатываемой деталью.

Червячные фрезы применяются для обработки шлицевых, многогранных валиков, звездочек, храповых колес и им подобных зубчатых деталей. Наряду с рассмотренными инструментами на практике используются инструменты, у которых движение обкатки является качением без скольжения круглого конуса, связанного с деталью, по круглому конусу, связанному с инструментом. В частном случае круглый конус может быть плоскостью, по которой без скольжения обкатывается коническая поверхность. Примером таких способов обработки служат способы изготовления конических зубчатых изделий, в частности конических зубчатых колес.

Наиболее распространенным способом обработки прямозубых конических колес является строгание резцами по методу обкатки (рис. 2.20, а). В основе этого способа лежит принцип воспроизводства на станке зацепления плоского производящего колеса и заготовки. Плоское производящее колесо является воображаемым. Поверхности зубьев его описываются режущими кромками резцов, двигающихся возвратно-поступательно. В процессе обработки наблюдаются также вращение люльки с резцами вокруг оси производящего колеса и вращение заготовки вокруг своей оси. Эти два вращения кинематически связаны и приводятся к качению без скольжения начального конуса заготовки по начальному конусу производящего колеса. Поскольку обработка ведется двумя резцами, режущие кромки которых при возвратно-поступательных движениях описывают только одну впадину плоского производящего колеса и соответственно при зацеплении с заготовкой нарезают один зуб колеса, приходится после каждого цикла возвращать люльку и заготовку в исходное положение и производить поворот заготовки на один зуб. В результате происходит переход от обработки одного зуба к другому. У большинства станков, работающих данным способом, имеется возможность выключать движение обкатки и производить черновую обработку зубьев врезанием черновых резцов в заготовку.

Одним из высокопроизводительных способов обработки конических прямозубых колес является их фрезерование двумя дисковыми фрезами методом обкатки. По производительности этот способ в 3...5 раз производительнее, чем зубострогание. Используется он в условиях серийного производства для сравнительно небольших зубчатых колес диаметром до 320 мм и модулем до 8 мм. Суть способа заключается в том, что боковые поверхности зубьев воображаемого плоского производящего колеса описываются торцевыми режущими кромками дисковых фрез (рис. 2.20, б) при их вращении вокруг своей оси. Нарезание колес рассматриваемым способом происходит без подачи фрез вдоль зуба, поэтому при обработке создается вогнутое дно впадины зуба. В процессе обработки люлька вместе с фрезами вращается вокруг оси производящего колеса. Заготовка вращается согласованно с вращением люльки, в результате наблюдается качение без скольжения начального конуса производящего колеса и начального конуса заготовки. В результате этого движения зуб плоского производящего колеса занимает ряд последовательных положений относительно заготовки и формирует впадину зуба колеса. После этого происходит пересо- пряжение зубьев, т. е. ввод в зону резания следующего необработанного участка заготовки. Две вращающиеся фрезы описывают своими режущими кромками полностью один зуб производящего колеса. Чтобы обеспечить одновременную работу двух фрез, зубья одной фрезы в зоне обработки входят во впадины другой и не задевают друг друга.

Зубья, нарезанные парными дисковыми фрезами, могут иметь обычную (не бочкообразную) форму. В этом случае их режущие боковые кромки должны располагаться в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, совпадающей при обработке с боковой поверхностью зуба, производящего колеса.

 

 

Инструменты, работающие методом обкатки

 

 

Чтобы получить бочкообразные зубья конических колес, необходимо фрезы изготовлять с поднутренными режущими кромками. При вращении такой фрезы режущие кромки описывают коническую поверхность, которая только в средней зоне соприкасается с боковой плоскостью зуба производящего колеса. В результате нарезаемые зубья получают бочкообразную форму.

При известном диаметре фрезы требуемая величина бочкообразно- сти зуба может быть обеспечена соответствующим выбором угла поднутрения. Обычно угол поднутрения колеблется от 1 до 5 причем меньшая величина его принимается для колес, имеющих больший модуль.

Дисковая зуборезная фреза представляет собой корпус, в пазах которого установлены отдельные зубья, закрепленные винтами. Ширина головки зуба больше ширины его державки. Поэтому на зубьях создается уступ, которым они опираются на корпус фрезы. Таким образом фиксируется положение зубьев в радиальном направлении.

Конические колеса с криволинейными круговыми зубьями обрабатываются резцовыми головками. В основе нарезания резцовыми головками по методу обкатки конических колес с круговыми зубьями лежит качение заготовки по воображаемому плоскому производящему колесу (рис. 2.20, в). Резцовая головка, закрепленная на люльке станка, вращается вокруг своей оси. Число оборотов резцовой головки выбирается таким, чтобы обеспечить определенную скорость резания, величина которой зависит от материала и размеров обрабатываемых колес, материала режущей части инструмента.

При рассматриваемом вращении режущие кромки зубьев головки описывают поверхность зуба производящего колеса. В процессе нарезания зубьев люлька с вращающейся головкой медленно вращается вокруг оси производящего колеса, а заготовка — вокруг своей оси. Вращения люльки и заготовки кинематически связаны между собой, благодаря чему осуществляется движение обкатки начального конуса производящего колеса по начальному конусу заготовки. За один цикл обрабатывается одна впадина. Для нарезания следующего зуба производится пересопряжение зубьев плоского производящего колеса и заготовки.

Резцовая головка представляет собой торцевую фрезу специального назначения. Головки малых размеров изготовляются цельными, а головки больших размеров — сборными (рис. 2.21).

В зависимости от характера обработки резцовые головки делятся на черновые и чистовые, левого и правого вращения, односторонние и двухсторонние. Односторонние головки имеют либо наружные резцы для нарезания вогнутой стороны зуба, либо внутренние резцы для нарезания выпуклой стороны.

Двухсторонние головки снабжены чередующимися наружными и внутренними резцами. Каждый резец обрабатывает соответствующую боковую сторону и часть впадины зуба. Основной частью головки (рис. 2.21, а) является цилиндрический корпус 6, в пазы которого вставляются резцы 8, закрепляемые винтами 7. 'Резец в радиальном направлении регулируется прокладкой 2 и клином 3. Перемещение клина

 

 

Инструменты, работающие методом обкатки

 

 

производится винтом 4. Один из клиньев у односторонних и два соседних клина у двухсторонних головок не имеют регулировки. В этих пазах устанавливаются базовые резцы и относительно них производится выверка остальных резцов головки. В качестве опорной базы у резцов используется выступ с противоположной стороны режущей кромки, которым резец опирается на торец корпуса. Количество резцов в резцовой головке зависит от диаметра головки и ее назначения. Головки малого размера имеют два резца, а большого — до 32. Для снятия головки со станка предусмотрены два винта 5. В корпус головки ввинчивается пробка 1, на торец которой наносится маркировка.

Корпус головки имеет отверстие с конусностью 1 : 24 для центрирования при посадке на шпиндель станка. Для повышения точности на корпусе головки выполняют кольцевую выточку (рис. 2.21,6), используя закрепление головки одним центральным винтом с откидной планкой, что уменьшает деформацию корпуса при закреплении головки на шпинделе станка. Винты для крепления резцов располагаются под углом 10° к торцевой плоскости корпуса, что способствует лучшему прилеганию заплечиков резцов к опорному торцу корпуса. Конические колеса с криволинейными зубьями могут также нарезаться червячными коническими фрезами. При обработке происходит зацепление производящего колеса и заготовки (рис. 2.20, г). Зубья производящего колеса образуются при помощи двигающихся определенным образом режущих кромок инструмента. Движения заготовки и инструмента происходят по следующей схеме:

А — вращение конической червячной фрезы вокруг своей оси;

Б-1 — вращение фрезы вокруг оси производящего колеса;

Б-2 — вращение заготовки вокруг ее оси, состоящее из делительного, определяемого вращением фрезы, и обкаточного, связанного с движением Б-1. Оба движения суммируются при помощи дифференциала, имеющегося в кинематической цепи станка. Способ отличается высокой производительностью и универсальностью и позволяет одной червячной фрезой нарезать конические колеса с различным числом зубьев определенного модуля. Однако он дает менее благоприятную форму зубьев по сравнению с коническими колесами с круговыми зубьями, которые сложно шлифовать и притирать после термической обработки.

Коническая червячная фреза представляет собой исходный червяк с витками, расположенными на усеченном конусе с углом 60° при вершине. Превращение исходного червяка в инструмент происходит путем прорезания стружечных канавок и затылования зубьев. Стружечные канавки (8... 10) фрезеруются прямыми зубьями с передней плоскостью, проходящей через ось фрезы. Профиль зубьев фрезы в передней плоскости соответствует профилю зуборезной рейки. Толщина зубьев у червячных конических фрез имеет переменную величину. От среднего зуба к обоим торцам она постепенно возрастает. Это позволяет получить зубья нарезанных колес бочкообразной формы, что улучшает их эксплуатационные качества.

 

 

Смотрите также