В настоящее время к зубчатым передачам (редукторам, коробкам передач) предъявляются существенные требования. К этим требованиям относятся лучшие анкеты:
- Снижение стоимости;
- Снижение уровня шума;
- Снижение веса;
- Снижение габаритных размеров;
- Повышение надежности;
- Увеличение передаваемого крутящего момента и увеличение мощности привода;
- Улучшение динамических характеристик;
- Повышение коэффициента полезного действия;
- Увеличение срока службы;
- Увеличение ремонтопригодности.
Зубчатые колеса являются основным элементом любого редуктора, поэтому большая часть требований к редукторам непосредственно относится к зубчатым колесам. Эти требования можно сформулировать следующим образом девушки твоего города:
- Точность зубчатых колес (обеспечение кинематической точности и плавности);
- Долговечность зубчатых колес;
- Надежность зубчатых колес;
- Возможность передачи больших крутящих моментов (с учетом таких факторов, как трение, высокие нагрузки, изменение направления нагрузки);
- Минимальная стоимость зубчатых колес;
- Возможность реализации дополнительных функций (например, наличие венцов синхронизаторов).
Часть из этих требований должна быть реализована за счет соответствующей конструкции зубчатых колес, часть – за счет технологии изготовления. Однако технология изготовления в любом случае должна обеспечивать возможность реализации конструктивных параметров с заданной конструкторской точностью лучшие девушки.
В результате можно определить основные требования к производству зубчатых колес:
- Постоянное высокое качество;
- Высокая производительность;
- Высокая гибкость;
- Малые инвестиции;
- Минимальные затраты на изготовление.
В последние десятилетия в технологии обработки цилиндрических зубчатых колес произошли существенные изменения. В результате появилась возможность в несколько раз (а в некоторых случаях и в несколько десятков раз) повысить производительность обработки зуба цилиндрических колес. Упомянутые выше требования к редукторам и зубчатым колесам формируют все более жесткие требования к точности зубчатых колес.
Тенденции в повышение точности и производительности обработки за последние 40 лет наглядно представлены на Рис. 1.
Рис. 1. Увеличение производительности и точности обработки зубчатых колес крупного модуля.
В рамках одной работы невозможно рассмотреть все аспекты современной технологии обработки зубчатых колес, поэтому мы ограничимся рассмотрением следующих вопросов:
• эффективность применения различных методов для фрезерования зуба зубчатых колес крупного модуля;
• эффективность применения различных современных инструментов для зубофрезерования.
Основными методами фрезерования зуба являются метод профильного фрезерования (метод копирования с единичным делением) и метод обкатного фрезерования. В первом случае инструментом являются дисковые модульные фрезы (реже пальцевые модульные фрезы), во втором – червячные фрезы.
До начала применения метода фрезерования обкатом червячными фрезами обработка зубьев производилась только методом профильного фрезерования. В этом случае инструмент – дисковая или пальцевая модульная фреза – в сечении имеет профиль, совпадающий с профилем заданной впадины зуба.
Обработка зуба производится подачей вдоль оси детали на всю длину одной впадины, после чего деталь поворачивается на угол, соответствующий угловому шагу зубьев и обрабатывается следующая впадина. Этот процесс повторяется столько раз, сколько зубьев надо обработать. Необходимость поворачивать («делить») деталь на угловой шаг при обработке следующего зуба обуславливает другое название этого метода – метод единичного деления (Рис. 2).
Рис. 2. Метод профильного фрезерования зуба.
При обкатном фрезеровании обеспечивается непрерывная кинематическая связь между столом станка, на котором закреплена обрабатываемая деталь, и шпинделем, на котором закреплена червячная фреза. Зуб фрезы имеет профиль прямобочной рейки. В результате эвольвентный профиль зуба детали формируется огибающими прямыми, которые образуются при различных угловых положениях профиля зуба фрезы (Рис. 3).
Рис.3. Фрезерование зуба методом обката.
На отечественных предприятиях до сегодняшнего дня применяются классические конструкции зубофрезерного инструмента. К этим конструкциям для дисковых модульных фрез относятся: цельные быстрорежущие фрезы, напайные быстрорежущие фрезы, сборные быстрорежущие фрезы, напайные (сборные) твердосплавные фрезы и сборные твердосплавные фрезы (Рис. 4).
Рис. 4. Традиционные конструкции дисковых модульных фрез.
Необходимо отметить, что современная технология обработки предполагает совершенно другие конструкции фрез. Практически повсеместно в технологически развитых странах при реализации современной технологии профильного фрезерования зуба применяются фрезы со сменными многогранными пластинами.
Принцип применения модульных фрез подразумевает, что профиль фрезы полностью соответствует профилю зуба обрабатываемой детали. Однако, если применяются раздельно фрезы для черновой и чистовой обработки, то профиль черновых фрез не обязательно должен полностью соответствовать профилю зуба детали с соответствующим припуском. Черновые фрезы могут прорезать предварительный прямобочный (неэвольвентный) профиль, могут формировать фаску на головке зуба, могут приближенно формировать эвольвентный профиль и могут формировать зуб с подрезанием (фреза с протуберанцем) для исключения обработки дна впадины при последующей чистовой обработке. Для больших модулей боковая поверхность зуба фрезы формируется несколькими режущими пластинами (Рис. 5).
Рис.5. Типовая конструкция черновой фрезы.
Твердосплавная пластина чистовой фрезы имеет эвольвентный профиль, полностью соответствующий профилю обрабатываемого зуба. При необходимости чистовая фреза также может формировать фаску на головке зуба детали (Рис. 6).
Рис. 6. Чистовая дисковая профильная фреза с пластинами для снятия фаски.
Фрезы со сменными пластинами имеют более высокую экономическую эффективность по сравнению с фрезами с напайными пластинами благодаря следующим факторам:
- Нет необходимости перетачивать ножи с напайными пластинами, в результате исключаются затраты на переточку;
- В конструкции фрезы отсутствуют ножи, поэтому конструкция становится проще и дешевле;
- Сменные пластины крепятся механическим способом, поэтому отсутствует необходимость пайки пластин и последующей перепайки по окончании периода стойкости;
- Сменные пластины могут иметь износостойкое покрытие, что позволяет существенно увеличить скорость резания при обработке и повысить производительность при одновременном повышении стойкости. Возможности нанесения покрытия на напайные пластины ограничены из-за напайного соединения, свойства которого могут измениться при нагревании до температуры нанесения покрытия.
Хотя метод профильного фрезерования является достаточно производительным, можно увеличить эффективность применения инструмента за счет одновременной обработки двух или трех впадин зубьев. Для этого применяются дуплексные (тандемные) и триплексные дисковые модульные фрезы. Дуплексные фрезы позволяют обрабатывать одновременно две впадины зубьев, триплексные фрезы обрабатывают одновременно три впадины (Рис. 7).
Рис. 7. Принцип работы дуплексных и триплексных дисковых фрез.
Дисковые модульные фрезы со сменные твердосплавными пластинами работают на скоростях резания до 170 м/мин (в зависимости от модуля и прочности материала обрабатываемой детали) и подачах до 0,7 мм/зуб.
Приведем несколько примеров обработки деталей горных машин с применением дисковых модульных фрез со сменными
многогранными пластинами.
Пример 1 (Рис. 8). Обрабатываемая деталь – вал-шестерня, модуль 10 мм, материал 18Х2НМ. Инструмент – черновая фреза со специальными шлифованными пластинами для получения равномерного припуска под шлифование, с протуберанцем, диаметр фрезы 250 мм, максимальная глубина резания 32,5 мм. Режимы обработки – скорость резания 180 м/мин, подача на зуб 0,4 мм/зуб, скорость подачи 430 мм/мин.
