Способ управления зубофрезерованием

 

Изобретение м.б. использовано для чернового нарезания цилиндрических зубчатых колес на зубофрезерных станках с числовым программным управлением. Изменяют частоту вращения фрезы в период врезания и выхода ее из заготовки на основе зависимости , обеспечивающей постоянство интенсивности износа фрезы на заданном уровне, соответствующем расчетной экономической стойкости. Одновременно изменяют частоту вращения заготовки и вертикальной подачи фрезы пропорционально частоте вращения фрезы. 3 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 23 F 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4826153/08 (22) 13.02.90 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Уральский политехнический институт им. С,М.Кирова (72) А.Г.Ничков, И.Ю.Иванов, С.А.Ничкова и

В.Б.Козулин (53) 621.9 (088.8) (56) Ничков А.Г. Методика определения границ зоны резания и размеров слоев, срезаемых зубьями червячных фрез при нарезании зубчатых колес. — B кн,; Теория машин металлургического и горного оборудования. Свердловск, Межвузовский сб.

Вып.3. УПИ, 1979, с. 129 — 133, Калашников С.Н., Калашников А.С. Изготовление зубчатых колес. М.: Высшая школа, 1980, с. 89.

Изобретение относится к металлообработке.

Цель изобретения — повышение производительности путем поддержания постоянства интенсивности износа инструмента на уровне, соответствующем его экономической стойкости.

На фиг.1 приведено изображение зоны резания при фрезеровании с вертикальной подачей и расположение в этой зоне наиболее изнашиваемого зуба; на фиг;2 — положения зоны резания, соответствующие различным периодам резания; на фиг.3— графики изменения интенсивности износа и частоты вращения фрезы в зависимости от пути перемещения фрезы относительно заготовки..Ы2, 1715522 А1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЕМ (57) Изобретение м,б. использовано для чернового нарезания цилиндрических зубчатых колес на зубофрезерных станках с числовым программным управлением. Изменяют частоту вращения фреэы в период врезания и выхода ее из заготовки на основе зависимости, обеспечивающей постоянство интенсивности износа фреэы на заданном уровне, соответствующем расчетной экономической стойкости, Одновременно изменяют частоту вращения заготовки и вертикальной подачи фрезы пропорционально частоте вращения фрезы. 3 ил.

Взаимодействие фрезы 1 с заготовкой 2 происходит в пределах зоны резания 3, образуемой совокупностью срезов, выполняе- а мых зубьями фрезы, участвующими в (Я резании. Интенсивность износа зубьев фре- (Л зы, участвующих в резании, существенно неодинакова. При этом существует зуб с наибольшей интенсивностью износа, лимитирующий стойкость всего инструмента. Поэтому назначение периода экономической стойкости производится по наиболее изнашиваемому зубу (НИЗ). Положение

НИЗ в зоне резания близко к положению зуба, первым вступающего в процесс резания (точка А на фиг.1). Каждый зуб, участвующий в резании, в том числе и НИЗ, имеет собственные длины пути врезания и выхода из заготовки, равные между собой. Длина

1715522

dh (б,)" (dt)"" (С )ус.

1в при 0 « I < I>

dh

dt пРи Is « i < 8 (1) (1 — — — ) при В «1«В+ 1, 1в

Как видно из графика фиг.3(а), во время врезания и выхода фрезы из заготовки НИЗ оказывается недогруженным по износу, что, увеличивая стойкость инструмента по сравнению с экономической стойкостью Тэк, уменьшает производительность обработки по сравнению с оптимальной. B данном способе поддержание интенсивности износа НИЗ на уровне (— )уст достигается увеdh

dt личением частоты вращения фрезы в период врезания и выхода НИЗ из заготовки.

Связь интенсивности износа НИЗ с частотой и вращения фрезы описывается степенной зависимостью вида

Сй .„х (2)

dt где Н вЂ” коэффициент, зависящий от текущих значений длины и толщины среза и постоянных параметров обработки; Х— показатель степени, зависящий от физикомеханических свойств материала заготовки.

При отсутствии адаптивного управления, когда частота вращения фрезы остается неизменной в течение всего времени обработки, текущее значение интенсивности износа НИЗ определяется уравнением пути врезания и выхода НИЗ из заготовки соответствует длине AB среза (фиг,1), выполняемого этим зубом при его полном врезании в заготовку. Расчет I>.

Заданная экономическая стойкость предполагает некоторую оптимальную интенсивность (— } износа НИЗ, которая

dh

clt имеет место в условиях его полного врезания в заготовку. В периоды врезания и выхода фрезы из заготовки интенсивность — износа НИЗ изменяется соответственно

dh

dt от 0 до (— )уст и QT (— )уст до О, dh dh

Й Й

dh

В указанные периоды — изменяется

dt соответственно прямо и обратно пропорционально пути, пройденному фрезой относительно заготовки. Обозначив через 1 текущую величину перемещения НИЗ относительно заготовки от момента начала врезания, в соответствии с фиг.2 получим следующую зависимость, изображенную графически на фиг,3(a), — = Н пуст

dh . х (3)

dt где пуст — частота вращения фрезы, обеспечивающая при полном врезании фрезы в

5 заготовку оптимальную интенсивность изdh носа (— )уст ° ос

Закон изменения частоты п, обеспечиdh

10 вающий поддержание (— )уст, можно onpedt делить на основании (2), учитывая, что, согласно (3) при отсутствии адаптивного yndh равления, — соответствует пуст. Тогда

dt

15 С1

1/х (ст ()уст — (— ); п — пуст (4)

dh пуст (й бт пуст (— )

1в 1/х

1 при 0 « I « i и пуст при 1 <1 = В и cT() " при В «1<В+1, 1в

" I.-1+B

30 (5) Изменение частоты и согласно (5) свыше пуст имеет некоторый физический предел по, определяемый либо верхней границей диапазона скоростей станка, либо температурной стойкостью материала инструмента.

При этом на начальном участке йх пути врезания и конечном участке Л х пути вы40 хода фрезы из заготовки будет сохраняться постоянное значение частоты по (фиг.3, 6).

Длину участка Ах можно определить на основе (5), учитывая, что в конце этого участка

n = n,, а I = Л,х Тогда

1/х по = пуст

45 (6) х пуст откуда Л х =

Аналогично определяется длина участка Л цх с учетом того, что в начале этого участка R = Ap, à I = В + 4 — Л„,х, Тогда

55 (1, Пуст

dh

Подставляя выражение — из (1) в (4), dt получаем искомый закон изменения и в зависимости от пути перемещения фрезы относительно заготовки (фиг,3, 6).

1715522

Поскольку на участках Лвх и 6вых частота по остается меньше частоты, необходимой для поддержания интенсивности

dh износа на постоянном уровне (— )уст . на

01

dh этих участках — будет переменной. Граdt фик фактического изменения интенсивнопри 0 < I < Ie (пуст/по)" при le (пуст/по)" <1 < le при Ie

+ В))" " при B

По

ny„(I /I)

Пуст

Пуст (1в/(1в I

По (8) Для того, чтобы сохранить неизменными конструктивные и точностные параметры нарезаемого колеса при изменении и по предлагаемому закону, необходимо одновременно осуществлять пропорциональное изменение частоты пааг вращения заготовки и величины SM вертикальной минутной подачи фрезы

Пэаг=п + — =<1 П (9)

Z1o Z1o S

21 21 Т (10) где Z1o — число заходов на фрезе;

Z1 — число зубьев нарезаемого колеса;

Т вЂ” шаг винтовой поверхности зуба нарезаемого колеса;

S — величина вертикальной подачи фрезы на оборот заготовки, Показатель степени х, входящий в закон изменения частоты вращения фрезы в формуле изобретения и в уравнении (2-8), равен

x= —, m1 где m1 — определяемый по справочнику показатель относительной стойкости, учитывающий взаимную связь скорости резания и стойкости в известной формуле

Cv

Т .,vv„,xv где Т вЂ” стойкость, Se — подача, m — модель фрезы (колеса). Диапазон изменения m1 =

=0,25 — 0,5, х = 2 — 4.

Значения Сч, показатели степени m1, уч, хч и значение стойкости Т в формуле ч х

П ст

Откуда Ьвцх — Ie — чс- = Лвх

По

SM =S Пзаг= К2 П в в

dh сти износа (— )ф в зависимости от пути сй перемещения фрезы приведен на фиг.З(в).

dh

Как видно иэ формул (6) и (7), (— )факт буdt дет тем более приближаться к идеальному

dh dh случаю — = (— )уст, чем больше соотношеdi Ф ние no/пуст, С учетом показанных физиче10 ских ограничений на изменение частоты вращения шпинделя на основании (5) — (7) получим определяются по справочным данным.

15 Частота вращения фрезы в установившийся период резания в соответствии с известной формулой связи скорости резания, частоты вращения и радиуса фрезы

1000 ч

20 2 тг ао где Ra — радиус фрезы.

Подставляя найденное по формуле значение ч в формулу, определяют значение пуст, входящее в аналитическое выражение закона изменения частоты вращения фрезы в составе формулы изобретения. .- Значение по частоты вращения фреэы на входе и выходе из заготовки ограничено температуростойкостью материала инструмента и определяется из следующих сооб-. ражений, Связь температуры резания со скоростью резания имеет вид степенной зависимости

6p = С1 . vå" в которой показатель степени Лч, определяемый по справочнику, изменяется в пределах Z> = 0,26-0,72.

Температуростойкость быстрорежущих сталей, из которых изготовляется большинство червячных фрез, составляет б р = 620640 С.

45 С другой стороны, оптимальная температура резания, соответствующая экономической стойкости инструмента из быстрорежущей стали, составляет 03от 320 С, что примерно в два раза ниже его температуро50

1715522 при 0 I в (пуст np) при1, (пу,т/np) I <1, при l <1< В при В <1 В + le (1 — (пу„/и,)") при B + Iâ,(" (пуст по) ) I В + Iâ, По

Пуст (в/ )

Пуст

Пуст (Isi (le I + B)) По стойкости 0@. Тогда можно записать пропорцию

"о ÆCÐ вЂ” 2 гч

1 уст @пт где vp — максимально допустимая по условию температуростойкости скорость резания в начале резания и в конце выхода фрезы из заготовки, Чуст — скорость резания в установившийся период резания, соответствующая экономической стойкости инструмента.

Поскольку v и и связаны линейной зависимостью, то с учетом пропорции

np = 2пуст или np = 2 пуст

Zv Zv 1/71/ где np — максимально допустимая по условиям температурной стойкости инструмента частота вращения фрезы; пуст частота вращения фрезы, обеспечивающая при полном врезании фрезы в заготовку интенсивность износа, соответствующую экономической стойкости инструмента;

I8-длина пути врезания и выхода из заготовки наиболее изнашиваемого зуба фрезы;

Так, при Zv = 0,7 np = 2,7 пуст. При Zv =

=0,3 имеем n, = 10,1пу,т, что для конкретной модели станка может оказаться неосуществимым, В этом случае в качестве по будет

5 задаваться верхняя граница диапазона регулирования скорости вращения фрезы для данного станка.

Формула изобретения

Способ управления зубофрезеровани10 ем, включающий изменение вертикальной подачи фрезы в период врезания и выхода из заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, перемещение фрезы после врезания осуще15 ствляют, изменяя частоту вращения фрезы, по закону

1 — длина пути, пройденного фрезой от момента начала врезания;

 — ширина нарезаемого колеса;

20 х — показатель степени, зависящий от физико-механических свойств материала заготовки и конструктивных параметров инструмента и заготовки, при этом частоту вращения заготовки и вертикальную подачу

25 фрезы изменяют прямо пропорционально частоте вращения фрезы, 1715522 чиг. 2.

Составител ь А. Семенова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 564 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5