Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей



Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей
Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей
Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей
Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей

 


Владельцы патента RU 2464134:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Червячная фреза содержит зубья с двумя последовательно чередующимися по винтовой линии вокруг оси фрезы профилями режущих кромок, имеющими ось профиля и включающими две боковые режущие кромки и вершинную часть в виде дуг окружностей с сопряженными прямолинейными участками, наклоненными к оси фрезы в разные стороны. Для увеличения периода стойкости на нечетных зубьях вершинная часть профиля режущих кромок выполнена в виде одной дуги окружности с центром на оси профиля и двух сопряженных прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы под углом 30…32°, а на четных зубьях - в виде двух дуг окружностей, каждая из которых сопряжена с одной из боковых режущих кромок и с одним из прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы под углом 15…20°, причем радиус вершин нечетных зубьев больше радиуса вершин четных зубьев на 0,12…0,14 мм. 2 ил.

 

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей.

Известна червячная фреза, содержащая зубья с двумя последовательно чередующимися по винтовой линии вокруг оси фрезы профилями режущих кромок, включающими ось профиля, две боковые режущие кромки и вершинную часть с прямолинейной режущей кромкой, параллельной оси фрезы. На одном из уголков вершинной части профиля режущих кромок зубьев фрезы выполнена стружкоразделительная фаска под углом 40° к вершинной прямолинейной режущей кромке, причем на одном из зубьев (например, на нечетном) фаска выполнена на одной стороне профиля режущих кромок зуба, а на следующем за ним зубе (на четном) - на другой. Такой профиль режущих кромок зубьев червячной фрезы обеспечивает разделение срезаемого слоя материала заготовки на две части [см. Полохин О.В. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа.- М.: Машиностроение, 2007. - 240 с. (с.94)].

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной червячной фрезы, относится то, что при реальных режимах зубофрезерования из-за движений осевой подачи и обката стесненное резание происходит на обоих уголках вершинной части профиля режущих кромок зубьев. Стесненное резание, как известно, существенно снижает период стойкости режущего инструмента из-за возникающего при этом за счет интенсивной деформации срезаемых слоев повышения сил и температуры в зоне резания [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.34)].

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является выбранная в качестве прототипа червячная фреза для нарезания зубчатых деталей, содержащая зубья с двумя последовательно чередующимися по винтовой линии вокруг оси фрезы профилями режущих кромок, включающими ось профиля, две боковые режущие кромки и вершинную часть в виде дуг окружностей с сопряженными прямолинейными участками, наклоненными к оси фрезы в разные стороны под углом 15…20°, с числом стружечных канавок Z0 [см. Пат. 2396152 Российская Федерация, МПК B23F 21/16. Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей / Демидов В.В., Ксенафонтов Д.С., Демидова Е.В.; заявитель и патентообладатель Ульян. гос. техн. ун-т. - №2009116316/02; заявл. 28.04.2009; опубл. 10.08.2010, Бюл. №22].

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей, принятой за прототип, относится то, что при зубофрезеровании этой фрезой с рекомендуемыми режимами резания [см. Полохин О.В. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа. - М.: Машиностроение, 2007. - 240 с. (с.207-228)] из-за последовательного чередования двух различных профилей режущих кромок зубьев толщина срезаемого их вершинной частью слоя материала заготовки примерно в два раза больше, чем при зубофрезеровании стандартной фрезой.

Известно, что увеличение толщины срезаемого слоя материала заготовки приводит к увеличению интенсивности износа режущих инструментов, в том числе и червячных фрез, и как следствие, к уменьшению их периода стойкости [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.210)]. Таким образом, при использовании известной червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей, принятой за прототип, имеют место два противоположных явления: с одной стороны замена стесненного резания свободным повышает период стойкости червячной фрезы [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.34)], а с другой стороны увеличение толщины срезаемого вершинной частью зуба фрезы слоя материала заготовки приводит к уменьшению ее периода стойкости.

Сущность изобретения заключается в следующем. Известно, что интенсивность износа режущих инструментов, в том числе и червячных фрез, зависит не только от толщины срезаемого слоя материала заготовки, но и от его ширины: уменьшение ширины срезаемого слоя материала заготовки приводит к уменьшению интенсивности износа режущих инструментов, в том числе и червячных фрез, и как следствие, к повышению их периода стойкости [см. Ящерицын П.И. Теория резания. - Мн.: Новое издание, 2005. - 512 с. (с.210)]. Уменьшение ширины срезаемого слоя материала заготовки наиболее нагруженной вершинной частью профиля режущих кромок четных зубьев предлагаемой червячной фрезы и, следовательно, повышение ее периода стойкости происходит из-за того, что каждый нечетный из последовательно чередующихся по винтовой линии вокруг оси фрезы зуб с вершинной частью профиля режущих кромок, выполненной в виде дуги окружности с центром на оси профиля и двух сопряженных с ней прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы в разные стороны под углом 30…32°, срезает выступ посередине дна впадины зубьев детали, образующийся после срезания материала заготовки четными зубьями фрезы. Увеличенное на 0,12…0,14 мм значение радиуса вершин нечетных зубьев по отношению к радиусу вершин четных зубьев обеспечивает примерное равенство срезаемых площадей материала заготовки всеми зубьями фрезы, и следовательно, равномерность фрезерования.

Технический результат - повышение периода стойкости червячной фрезы.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что у известной червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей, содержащей зубья с двумя последовательно чередующимися по винтовой линии вокруг оси фрезы профилями режущих кромок, включающими ось профиля, две боковые режущие кромки и вершинную часть в виде дуг окружностей с сопряженными прямолинейными участками, наклоненными к оси фрезы в разные стороны.

Особенность заключается в том, что на нечетных зубьях вершинная часть профиля режущих кромок выполнена в виде одной дуги окружности с центром на оси профиля и двух сопряженных прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы под углом 30…32°, а на четных зубьях - в виде двух дуг окружностей, каждая из которых сопряжена с одной из боковых режущих кромок и с одним из прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы под углом 15…20°, и радиус вершин нечетных зубьев больше радиуса вершин четных зубьев на 0,12…0,14 мм.

На чертежах представлено: на фиг.1 изображен профиль режущих кромок нечетных зубьев червячной фрезы; на фиг.2 изображен профиль режущих кромок четных зубьев червячной фрезы; на фиг.3 изображен слой материала заготовки, срезаемый четными зубьями червячной фрезы; на фиг.4 изображен слой материала заготовки, срезаемый нечетными зубьями червячной фрезы.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей содержит зубья с двумя последовательно чередующимися по винтовой линии вокруг оси фрезы профилями режущих кромок, включающими ось профиля 1, две боковые режущие кромки 2, 3 и вершинную часть в виде дуг окружностей 4 радиусом R1 с сопряженными прямолинейными участками 5, наклоненными к оси фрезы в разные стороны. На нечетных зубьях (фиг.1) вершинная часть профиля режущих кромок выполнена в виде одной дуги окружности 4 радиусом R1 с центром на оси профиля 1 и двух сопряженных прямолинейных участков 5, наклоненных к оси фрезы под углом 30…32°, а на четных зубьях (фиг.2) - в виде двух дуг окружностей 4 радиусом R1, каждая из которых сопряжена с одной из боковых режущих кромок 2 или 3 и с одним из прямолинейных участков 5, наклоненных к оси фрезы под углом 15…20°. Прямолинейные участки 5 вершинной части профилей режущих кромок нечетных зубьев сопряжены с боковыми режущими кромками 2 и 3 дугами окружностей радиусом R2 (фиг.1). Радиус R2 равен половине величины радиуса R1, значение которого соответствует общепринятым рекомендациям на скругление вершинных режущих кромок зубьев червячных фрез [см. Справочник инструментальщика / И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А.Ординарцева. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд., 1987. - 846 с. (с.522)]. Радиус вершин нечетных зубьев больше радиуса вершин четных зубьев на 0,12…0,14 мм.

Работа червячной фрезы для нарезания зубчатых деталей осуществляется следующим образом.

При работе червячной фрезы прямолинейные участки 5 вершинных режущих кромок ее четных зубьев, наклоненные к оси фрезы под углом 15…20° (фиг.2), оставляют в средней части ширины дна впадины зубьев детали выступ. Следующие после четных нечетные зубья фрезы срезает этот выступ своей вершинной частью профиля режущих кромок, выполненной в виде дуги окружности 4 радиусом R1 с центром на оси профиля 1 (фиг.1), что приводит к уменьшению ширины срезаемого слоя материала заготовки наиболее нагруженными вершинными режущими кромками четных зубьев (фиг.2) предлагаемой червячной фрезы и, следовательно, к повышению ее периода стойкости. Увеличенное на 0,12…0,14 мм значение радиуса вершин нечетных зубьев по отношению к радиусу вершин четных зубьев обеспечивает примерное равенство срезаемых площадей материала заготовки всеми зубьями фрезы, и следовательно, равномерность фрезерования.

Методом имитационного компьютерного моделирования установлено, что оптимальными углами наклона прямолинейных участков 5 вершинных режущих кромок нечетных зубьев фрезы является угол 30…32°. Уменьшение значений этого угла приводит к увеличению ширины резания на нечетных зубьях фрезы с образованием П-образной стружки, т.е. к появлению стесненного резания на обеих сторонах вершинной части этих зубьев, что по названным выше причинам приводит к уменьшению ее периода стойкости. Увеличение значений этого угла недопустимо, так как при этом происходит уменьшение необходимой для профилирования зубьев детали длины боковых режущих кромок 2 и 3 зуба фрезы. На фиг.3 и 4 изображены полученные методом имитационного компьютерного моделирования слои материала заготовки, срезаемые соответственно четными и нечетными зубьями предлагаемой червячной фрезы, имеющей на четных зубьях прямолинейные участки 5 вершинных режущих кромок, наклоненные к оси фрезы под углом 20°, а на нечетных зубьях - под углом 32°.

Червячная фреза для нарезания зубчатых деталей, содержащая зубья с двумя последовательно чередующимися по винтовой линии вокруг оси фрезы профилями режущих кромок, имеющими ось профиля и включающими две боковые режущие кромки и вершинную часть в виде дуг окружностей с сопряженными прямолинейными участками, наклоненными к оси фрезы в разные стороны, отличающаяся тем, что на нечетных зубьях вершинная часть профиля режущих кромок выполнена в виде одной дуги окружности с центром на оси профиля и двух сопряженных прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы под углом 30…32°, а на четных зубьях - в виде двух дуг окружностей, каждая из которых сопряжена с одной из боковых режущих кромок и с одним из прямолинейных участков, наклоненных к оси фрезы под углом 15…20°, причем радиус вершин нечетных зубьев больше радиуса вершин четных зубьев на 0,12…0,14 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным многозаходным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей.

Изобретение относится к машиностроению, к обработке металлов резанием, в частности к конструкциям червячных сборных фрез, и может быть использовано для обработки зубофрезерованием с упрочнением зубьев колес методом обкатывания.

Изобретение относится к машиностроению, к обработке металлов резанием, в частности к конструкциям червячных сборных фрез, и может быть использовано для обработки зубофрезерованием с упрочнением зубьев колес методом обкатывания.

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным однозаходным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к червячно-модульным фрезам, и может быть использовано для нарезания цилиндрических зубчатых колес. .

Изобретение относится к металлорежущему инструменту для обработки зубчатых колес, в частности к червячным зуборезным фрезам для нарезания зубьев колес с эллиптическим профилем зубьев в нормальном сечении и преобразуемых в круговой профиль зубьев в торцовом сечении колеса.

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей. .

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для комбинированной обработки зубофрезерованием и упрочнением зубьев червячных колес червячных передач червячными фрезами, имеющими заборный конус и работающими с использованием комбинированной подачи.

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей. .

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых деталей

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячно-модульным фрезам, и может быть использовано при зубофрезеровании зубчатых колес с эвольвентным профилем зубьев

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при фрезеровании поверхностей в любом направлении вращения

Изобретение относится к области зуборезных инструментов, а именно к червячно-модульным фрезам на основе эвольвентного червяка с положительными передними углами, и может быть использовано для нарезания зубчатых цилиндрических колес с повышенной точностью профиля рабочей стороны зубьев

Фреза состоит из корпуса, режущих реек и элементов их крепления. Для увеличения количества реек и исключения их переточек режущие рейки установлены с плотным прилеганием друг к другу из условия увеличения максимально возможного количества реек для данного диаметра фрезы, а их толщина в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев уменьшена и выбрана из условия их прочности на излом от действия сил резания и составляет величину 0,1-2 высота зубьев рейки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях металлорежущих инструментов для фрезерования деталей. Сборная червячная фреза содержит ряд продольных пазов, в которых установлены опорные и упорные рейки, образующие инструментальные блоки, которые, в свою очередь, закреплены винтами с помощью зажимных и опорных сухарей от осевого смещения, режущие элементы базируются в угловых пазах упорных реек с помощью зажимных клиньев. В продольных пазах имеются плоская вертикальная поверхность и противоположная поверхность, выполненная под углом α1. Одна поверхность зажимных клиньев выполнена плоской и вертикальной, а противоположная выполнена под углом α. Каждый следующий сменный инструментальный блок смещен относительно предыдущего на величину, которая определяется по приведенной расчетной формуле. Обеспечивается расширение технологических возможностей. 7 ил.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для оптимизации технологических и конструктивных параметров процесса зубофрезерования. Способ характеризуется тем, что предварительно с помощью зубофрезерного станка нарезают зубчатое колесо червячной фрезой, измеряют износ ее зубьев за период нарезания колеса и устанавливают зависимость износа зубьев от размеров срезаемых ими слоев, а при рабочем нарезании зубчатого колеса износ зубьев червячной фрезы определяют по заданным размерам срезаемых слоев из соотношения: , где h1 - износ зуба за один рез; a ср - средняя толщина срезаемого слоя, равная , a вх - заданная наибольшая толщина срезаемого слоя на входе в зону резания, a вых - заданная наибольшая толщина срезаемого слоя на выходе из зоны резания; l - заданная длина срезаемого слоя; λ - коэффициент формы срезаемого слоя, равный ; V - скорость резания. 1 ил., 1 табл.
Наверх