Содержание к диссертации
Введение
2. Формообразование поверхностей зубьев колес конических : о й гипоидных передач 15
2.1. Математическая модель процесса формообразования зубьев колес резцовой головкой способом единичного деления 16
2.2. Моделирование на ЭВМ процесса обработки зубьев конических и гипоидных колес способом единичного де ления 22
2.3. Производящая поверхность модифицированного спирально-дискового инструмента 35
2.4. Формообразование поверхности зуба колеса модифицированным спирально-дисковым инструментом 42
2.5. Анализ влияния коэффициентов модификации на процесс формообразования зубьев конических и гипоидных колес спирально-дисковым инструментом 45
Выводы 57
3. Синтез станочного зацепления по условию получения заданного припуска под чистовую обработку 58
3.1. Метод синтеза станочного зацепления 58
3.2. Разработка математической модели синтеза 64
3.3. Пример решения подзадач, синтеза станочного зацепления 71
3.4. Расчет припуска под чистовую обработку 84
Выводы 87
4. Выбор режима подачи врезания спйрально-дйскошх фрез при обработке зубьев конических (гипоидных) колес 91
4.1. Обзор методов выбора режимов (закономерностей) подачи при обработке зубчатых колес 92
4.2. Расчет объема металла, удаляемого из впадин колеса 96
4.3. Определение режима подачи врезания спирально-дисковой фрезы при обработке зубьев конических и гипоидных колес 107
Выводы 112
5. Вопросы технологического обеспечения и реализации процесса нарезания криволинейных зубьев конических и гипоидных колес
5.1. Конструкция спирально-дисковой фрезы 114
5.2. Расчет конструктивных элементов и данных для контроля спирально-дисковых фрез 118
5.3. Модернизация станков, расчет их кинематических цепей и наладочных установок 133
5.4. Нарезание зубьев конических и гипоидных колес спирально-дисковыми фрезами 140
Выводы I 159
Основные результаты работы 161
Литература
- Производящая поверхность модифицированного спирально-дискового инструмента
- Разработка математической модели синтеза
- Расчет объема металла, удаляемого из впадин колеса
- Расчет конструктивных элементов и данных для контроля спирально-дисковых фрез
Введение к работе
В материалах ХХУІ съезда КПСС поставлены конкретные задачи по повышению эффективности производства на основе применения принципиально новых способов обработки, позволяющих достигать высоких показателей при минимуме затрат. Для современного машиностроения это означает, в частности, совершенствование технологии механической обработки в отношении повышения производительности и качества.
При изготовлении зубчатых колес наибольшую трудность вызывает операция зубонарезания. В случае обработки конических и гипоидных колес с круговыми зубьями доля трудоемкости, приходящаяся на зубо-нарезание, еще более возрастает. Достаточно отметить, что в процессе формирования поверхностей криволинейных зубьев конических и гипоидных колес инструмент и заготовка колеса совершают сложные движения в пространстве друг относительно друга. В наиболее распространенных способах инструмент и заготовка вращаются вокруг собственных осей, инструмент совершает вокруг оси люльки станка согласованное с вращением колеса возвратно-качательное движение, одновременно инструмент или колесо может перемещаться, обеспечивая подачу врезания. Указанные движения воспроизводятся на станочном оборудовании, имеющем наиболее сложную из всех металлообрабатывающих станков кинематическую структуру. Наличие длинных кинематических цепей, содержащих большое число высших и низших кинематических пар, отрицательно сказывается на жесткости зуборезных станков и динамике процесса резания.
Следствием указанных причин является тот известный факт, что производительность процесса нарезания круговых зубьев конических и гипоидных колес оказывается даже для современных способов зубо-обработки почти в два раза ниже по сравнению с фрезерованием зубьев цилиндрических колес /67/.
К объективным трудностям, стоящим на пути создания высокопроизводительных методов нарезания круговых зубьев колес, относятся: сложность процесса формообразования зубьев, анализ и синтез которого доступен лишь ЭВМ; необходимость решения вопросов профилирования и контроля специального зуборезного инструмента; а также исследования условий работы его режущих элементов в различных фазах врезания; сложность расчета наладок зуборезных станков и т.д.
В то же время известны достоинства конических и гипоидных передач с круговыми зубьями /38, 55, 56, 60/: высокая плавность и бесшумность работы, компактность и надежность - определяют все возрастающий объем их производства и применения в таких отраслях, как автомобилестроение, станкостроение, вертолетостроение и других.
Развитие производства конических и гипоидных передач исторически складывалось в нашей стране так, что в настоящее время нарезание круговых зубьев колес производят в подавляющем большинстве случаев по способу прерывистого деления. В основу используемых модификаций упомянутого способа, положена геометро-кинематическая . схема фирмы Глисон (США).
Основной вклад в исследование и совершенствование процессов формообразования круговых зубьев колес резцовыми головками способом прерывистого деления, разработку зуборезных станков и методик расчета их наладок внесли работы К.И.Гуляева, И.Й.Дусева, Я.С.Давыдова, А.А.Заостровского, Б.Д.Зильбермана, Г.Г.Йноземцева, ШМ.Йльина, Н.Ф.Кабатова, С.Н.Калашникова, В.Н.Кедринского, Н.Й.Колчина, Г.А.Кричало, Д.Л.Литвина, Г.А.Лопато, К.М.Писманика, М.Г.Сегаля,, Б.П.Тимофеева, Н.Ф.Хлебайина, Б.А.Черного, М.Л.Баксте-ра, Э.Вильдгабера, § .Роша и других советских и зарубежных специалистов. Распространению способа обработки зубьев резцовыми голов - б ками способствовали выпускаемые отечественной промышленноаыо зу - . борезные станки.
В серийном и массовом производстве технологичекий процесс обработки резцовой головкой зубьев колес конических и гипоидных передач, имеющий внешний торцовый модуль свыше 2,5 мм, включает пять операций зубонарезания: черновую и чистовую для колеса, черновую и две чистовые выпуклую и вогнутую стороны зуба обрабатывают с различных установок для шестерни. Среди перечисленных наиболее трудоемкими являются черновые операции, на которых в процессе обработки удаляется свыше 80% /40/ всего срезаемого во впадинах колеса металла. Повышение производительности рассматриваемого процесса обработки круговых зубьев колес может быть достигнуто применением полуобкатных передач /48, 49, 55, 71/, в которых зубья колес нарезаются без обкатки, что позволяет не только несколько сократить время черновой операции, но и в 3-5 раз /39/ увеличить производительность операции чистовой. Отметим, что время обработки зубьев шестерни и в этом случае.не сокращается.
Среди последних достижений на пути увеличения производительности способа отметим работы Г.Г.Иноземцева, М.Г.Сегаля, Н.М.Ильина /36, 72, 77/ и др., где предложены методы определения оптимальных законов врезания инструмента, обеспечивающих рост производительности до 40%.
Однако, как бы способ не совершенствовался, присущие ему недостатки: наличие холостых ходов и длительный период обкатки при обработке зубьев шестерни не могут быть исключены. Эти принципиальные недостатки схемы Глисон ставят предел повышению производительности зубообработки, достигнутый уже в настоящее время. Следует отметить, что даже по данным рекламных проспектов способ фирмы Глисон уступает по производительности применяемым при нарезании цилиндрических колес методам непрерывного деления.
Известно, что ряд европейских фирм используют процессы формообразования криволинейных зубьев конических и гипоидных колес, в основу которых положен способ непрерывного деления. Станки фирм Эрликон (Швейцария) /15, 16, 41, 54, 89/, Фиат (Италия) /88/, Клингельнберг (ФРГ) /34, 90, 91/ позволяют в процессе нарезания зубьев колес исключить холостые хода инструмента. В то же время ни один из применяемых способов с непрерывным делением не позволяет получить значительное увеличение производительности нарезания по сравнению со способом Глисон. Такое положение объясняется геометро-кинематическими особенностями известных схем обработки конических и гипоидных колес с непрерывным делением. Эти особенности для схем, используемых фирмами Клингельнберг и Эрликон, не позволяют значительно увеличить число режущих кромок инструмента, одновременно участвующих в резании, и исключить качание люльки станка, что является основными причинами недостаточной производительности.
В нашей стране способы непрерывного деления для обработки криволинейных зубьев конических и гипоидных колес имеют ограниченное применение грак, по известным нам данным, способ Эрликон используется на двух заводах: АЗЛК и ЗИЛ /89/, информация о применении других способов в серийном производстве отсутствует.
Исследование процессов формообразования зубьев колес указанными способами выполнено в работах К.И.Гуляева, Н.Д.Плотникова,. К.К.Паулиньша, А.С.Калашникова и других /8, 15 , 16, 41, 54/.
Вышеизложенное показывает, что изыскание возможности повышения производительности зубонарезания конических и гипоидных колес, особенно на черновой операции, имеет актуальное значение.
Решение поставленной проблемы может быть достигнуто разработ - 8 -кой новых процессов формообразования круговых зубьев колес, например, таких, в которых используются спирально-дисковые инструменты.
Несмотря на обширные геометрические исследования рассматриваемого способа обработки зубьев, остаются нерешенными многие задачи, связанные с подрезанием боковых поверхностей зубьев, а также со значительной неравномерностью припуска при черновом зубофрезе-ровании конических и гипоидных колес спирально-дисковыми фрезами.
Целью проводимых исследований является повышение производительности процесса обработки зубьев конических и гипоидных колес на основе принципиально новых геометрических методов формообразования поверхностей зубьев спирально-дисковыми фрезами.
Поставленная цель не может быть достигнута без решения ряда геометрических задач, определяющих условия формирования поверхностей зубьев.
В соответствии с вышеуказанным в работе решены следующие задачи:
1. Предложена и исследована модифицированная производящая поверхность спирально-дисковых инструментов, позволяющая существенно уменьшить опасность подрезания поверхности зуба колеса, присущую известным вариантам способа, и распространить его на обработ ку зубьев гипоидных шестерен.
2. Изменение вида производящей поверхности спирально-дискового инструмента потребовало уточнения математической модели процесса формообразования конических и гипоидных колес.
3. Предложен метод синтеза геометро-кинематических схем станочного зацепления, позволивший определять оптимальные параметры инструмента и наладки зуборезного станка по условию равномерного распределения припуска под чистовую обработку по схеме Глисон на станках с наклоняющимся шпинделем. Метод синтеза, в отличие от
- 12 -известного, позволяет не только более корректно решать поставленные задачи, но и получать результаты в тех случаях, когда известными методами их получить не удавалось.
4. Рассмотрены возможности увеличения производительности способа путем выбора режима переменной подачи врезания.
5. Решены вопросы технологического обеспечения способа, включающие :
- разработку конструкции спирально-дисковой фрезы;
- создание методов и средств контроля спирально-дисковых фрез;
- модернизацию зуборезных станков, расчет их кинематических
цепей и наладочных установок;
6. Проведены производственные испытания способа, подтвердившие его высокую производительность и корректность допущений, принятых при построении математической модели процесса.
При решении задач в работе использованы современные методы теории зубчатых зацеплении и математический аппарат дифференциальной геометрии с применением теории матриц, а также методы решения экстремальных задач. Оптимизация процесса проводилась на ЭВМ, при этом использованы стандартные подпрограммы /69/, а также ряд оригинальных подпрограмм, представленных в работе /79/.
К новым научным результатам, полученным в работе, относятся:
I. Математическая модель процесса формообразования криволинейных зубьев конических и гипоидных колес спирально-дисковыми фрезами, производящая поверхность которых имеет шаговую и профильную модификации. Показано,что соответствующим выбором значений коэффициентов модификации удается устранить основной недостаток иссле - ІЗ -дованных ранее способов непрерывного деления - подрезание поверхностей зубьев шестерен конических и гипоидных передач.
2. Метод синтеза станочного зацепления спирально-дискового инструмента с поверхностью зубьев конической или гипоидной шестерни по условию . заданного распределения припуска под чистовую обработку их зубьев.
3. Методика определения режима подачи врезания спирально-дисковой фрезы при нарезании зубьев конической или гипоидной шестерни.
Практическая ценность полученных результатов состоит в том, что:
1. Определены пути повышения производительности чернового нарезания криволинейных зубьев конических и гипоидных шестерен.
2. Разработаны и реализованы в виде комплекса программ для ЭВМ ЕС методики выбора параметров, спирально-дисковых фрез и наладок зуборезных станков, обеспечивающие нарезание зубьев колес на черновой операции высокопроизводительным способом.
3. Спроектированы и изготовлены спирально-дисковые фрезы, в том числе имеющие профильную и шаговую модификации. На конструкцию фрезы получено положительное решение о выдаче акторского свидетельства. Разработаны методы контроля фрез. Проведена модернизация станков модели 525 и Глисон 16 для реализации способа непрерывного деления.
4. Осуществлен высокопроизводительный процесс чернового нарезания криволинейных зубьев колес спирально-дисковыми фрезами.
Автор признателен В.Н.Колесникову, с которым обсуждались методы и результаты решения основных задач диссертации, а также А.А.Прокопьеву и Г.З.Эртману, сотрудникам Курганского завода колесных тягачей им.Д.М.Карбышева, оказавшим помощь в подготовке экспериментальных работ.
Производящая поверхность модифицированного спирально-дискового инструмента
Область применения спирально-дисковых инструментов в однопа-раметрических схемах обработки криволинейных зубьев конических колес /32, 44/ ограничена подрезанием поверхностей зубьев. Попытки уменьшить опасность подрезания путем модификации производящей поверхности по шагу, рассмотренные в работах /44, 22/, не позволили существенно расширить границы области использования способа. С другой стороны, анализ "картин" распределения припуска под чистовую обработку зубьев конических шестерен, черновое нарезание которых выполнено спирально-дисковыми фрезами /52, 78/, показал, что для достижения равномерного распределения припуска по поверхности зуба производящая поверхность спирально-дискового инструмента должна иметь переменный угол профиля. Сказанное особенно касается формообразования поверхностей зубьев гипоидных шестерен. Поэтому в настоящей работе рассмотрена производящая поверхность спирально-дискового инструмента в более общем виде, имеющая модификации по шагу и углу профиля.
Схема образования производящей поверхности модифицированного спирально-дискового инструмента приведена на рис.2.10. Прямолинейная кромка перемещается в плоскости А А в направлении S при одновременном согласованном повороте инструмента вокруг своей оси на угол (f . Модификация производящей поверхности достигается из-менениен по определенному закону в зависимости от ip скорости перемещения кромки и угла ее наклона оС , в результате получаем спиральную производящую поверхность переменного шага с изменяющимся по длине витка углом профиля.
Для универсальности описания производящей поверхности спирально-дискового инструмента закон ее модификации зададим в виде степенных рядов: оС= оСо + Aif + dLzyh- + оСп рП; (2.18) Р -Ро + pupi + P 1?2 + " РП П» (2.19) где о о - расчетное значение угла профиля, do О для внутренней производящей поверхности , сСо 0 для наружной производящей поверхности; сі,оС2,...,оСп- коэффициенты профильной модификации; Pi»P2,...,pn- коэффициенты модификации по шагу.
Коэффициент ро определим из начальных условий образования производящей поверхности. В исходном положении кромка располагается в плоскости А - А и проходит через точку Ь . В этом случае р =0, = 0 и из (2.19) следует, что р0 = 0. В результате закон (2.19) можно записать так: Р= Pi f +paipZ+ + РпУп. (2.20) Спирально-дисковый инструмент /20, 28, 44, 83/ ограничен наружной и внутренней производящими поверхностями. Каждая из поверхностей характеризуется своими геометрическими параметрами.
Определим уравнение производящей поверхности на основании рисунка 2.10. Используемые здесь системы координат: система SN(XN,YN, 2N) связана с образующей кромкой, ось 2N направлена вдоль кромки, а ось XN - по нормали к производящей поверхности. Начало системы S N , точка О N , совпадает с текущей точкой этой поверхности.
Система координат SL (х± Yi Zi) жестко связана с производящей поверхностью. Ось Zi направлена вдоль оси вращения, а ось Xi проходит через точку производящей поверхности, отстоящую от оси вращения на расстоянии равном номинальному радиусу Гц .
Координатная плоскость Xi Oi Yi отстоит на расстояние h от плоскости вершин спирально-дискового инструмента и называется расчетной.
Разработка математической модели синтеза
Исходными данными для синтеза геометро-кинематической схемы станочного зацепления являются наладочные установки зуборезного станка для нарезания зубьев резцовой головкой способом единичного деления и параметры нарезаемой шестерни. На основе результатов, полученных в подразделах 2.1., 2.2 ., поверхность зуба шестерни, формируемая в этом случае описывается следующей системой уравнений: (3.1) КО
Для осуществления процесса обратного огибания(решение первой подзадачи синтеза}необходимо совместить систему координат 5ко, жест ко связанную с колесом при образовании зуба резцовой головкой (см. рис.2.1), с системой SRI аналогичным образом связанную с колесом в схеме образования зубьев с помощью спирально-дискового инструмента (см.рис.2.II).
Обозначим радиус-вектор базовой производящей поверхности rf Тогда, имея в виду, что базовая производящая поверхность является огибающей семейства поверхностей (3.1) при движениях, определенных геометро-кинематической схемой зацепления спирально-дискового инструмента и обрабатываемого колеса, определим проекции радиуса-вектора Г4 на оси системы координат St (жестко связана с инструментом) из решения следующей системы уравнений /48/: й (П» ,6, f, \, tf, ) = G , (гР, е, чо- rK0 (ч, iM;" fo ( ,11/, )=0-, і (3.2) где Г - матрица-столбец, составленная из координат вектора ri ; Guii- матрица четвертого порядка обратная матрице перехода 6w, (см.раздел 2); f г Op» ,4 ,1 ,17) - уравнение связи параметров. Обозначив элементы матрицы Gy tj через II t i, j 11,1,] = I, 2, 3, 4, последнее уравнение в системе (3.2) представим в виде /83/: ц = (С-Уко t3H33-YKot32.t33-Z«o(t!3-0+ « « + їгиїгь)ІХі\ио%їгг- т«оу зО (m oxt3 ii33+mKoYt32t33+ з.З) + Шк(,2(ІЗг -0)(XkotE2- YK0t3W - "t 411 23 + t« )) :f( 33)(mKo Yko -mkoYXko)), где rni/oK,niuoYi тЛЇ- проекции орта нормали т о поверхности (З.і) (см.раздел 2) на координатные оси системы
К ко, YKO,ZKO" пРекЧии радиуса-вектора гк0 (q,, м ,ъ) на оси системы координат SKi . В системе уравнений (3.2) при заданных Гр и подлежат определению четыре неизвестных параметра , "uf , tf и у.
Для нахождения этих неизвестных необходимо доопределить систему (3.2), присоединяя к ней два дополнительных уравнения. Укажем два пути построения дополнительных уравнений.
Первый путь задания дополнительных уравнений состоит в том, что на поверхности зуба шестерни, определяемой радиусом-вектором Г 0(3.1), фиксируют точки. Это достигается присоединением к системе (3.2) уравнений дополнительного и соосного конусов /83/: (ГК - VXKV+ YKo)sLno + 1KOCOSS-1 =0; сз-4 V OSA /tj -Z jft O, (3.5) где Si - угол конуса соосного с делительным и совпадающего с ним в вершине (пределы изменения о і определяются размерами зуба). Для конических колес с равновысокими зубьями уравнение (3.5) заменяется следующим /44/: Vxio + Уио - Гк + 2KotgS+hu/cosS=0. Параметр N здесь изменяется в пределах от hfm до Кат » где hfm - высота ножки зуба колеса, ham - высота головки зуба колеса. В результате, система уравнений для определения неизвестных параметров о , ьГ , tf и будет выглядеть так: 6) УХко+У«гоУ(гк/ -гw )- ї$Ві =-0. )
Решая эту систему при фиксированных параметрах Si и I , определяют значения неизвестных о , yf , $ , у , а затем с помощью матричного уравнения вычисляют проекции точек на базовой производящей поверхности.
Достоинство этого пути состоит в том, что с одной стороны, легко устанавливаются пределы изменения параметров Н и I , которые определяются размерами зуба колеса, а с другой стороны -именно предельные значения параметров о и I , соответствующие границам поверхности зуба, позволяют установить возможность обработки всей поверхности зуба колеса с помощью базовой производящей поверхности. Недостатком получаемого решения является то, что даже при регулярной сетке точек на поверхности зуба колеса, достигаемой соответствующим изменением параметров 8г и I , базовая производящая поверхность представляется совокупностью точек, расположенных на ней неупорядоченно, что приводит к определенным трудностям при решении второй подзадачи синтеза.
Второй путь составления дополнительных уравнений состоит в том, что фиксируются точки базовой производящей поверхности, причем задают их так, чтобы организовать на поверхности регулярную совокупность точек. Последнее достигается сечением базовой производящей поверхности двумя семействами плоскостей, торцовыми и компланарными оси вращения инструмента.
Расчет объема металла, удаляемого из впадин колеса
Необходимость введения указанных модификаций подтверждается рис.3.8, на котором в системе координату (0) , li (h)приведены образующие базовой производящей поверхности, построенные по известным из решения первой подзадачи синтеза координатам точек этой поверхности. Из рисунка нетрудно видеть, что базовая производящая поверхность является спиральной, причем ее образующая линия (кромка) меняет угол наклона по мере удаления от оси вращения, а также в плоскости ( = 0 шаг спирали базовой поверхности переменный. Таким образом, имеется подобие базовой производящей поверхности и производящей поверхности спирально-дискового инструмента, разработанной в подразделе 2.3 по схеме образования последней.
Как это следует из подраздела 3.2, параметры: PL производящей поверхности спирально-дисковой фрезы определяются в процессе минимизации функции (3.10) с учетом зависимостей (3.12),(3.13), а параметры i - в процессе минимизации той же функции с учетом выражений (3.14),(3.15). Поскольку функция (3.10) в случае определения параметров PL является нелинейной, то поиск минимума функции (3.10) в разработанной программе решения второй подзадачи синтеза выполняется с помощью специальной подпрограммы SWN-(5 /79/. В процессе поиска значений параметра оСі целевая функция линейна и поэтому в программе используется стандартная подпрограмма P0LRG /69/ линейного регрессионного анализа.
Разработанная программа использована при определении параметров модификации производящей поверхности спирально-дисковой фрезы для случая обработки зубьев гипоидной шестерни. Полученные результаты представлены в таблице 3.1.
Отметим, что с целью обеспечения заданного припуска при расчете конструктивных параметров спирально-дисковой фрезы необходимо уменьшить развод резцов на 1,4 мм, что обеспечит припуск под чистовую обработку до 0,7 мм на выпуклой и вогнутой сторонах зуба шестерни при условии, что неравномерность его в пределах поверхности зуба не превышает 0,7 мм. Как будет показано в следующем подразделе, это условие выполняется. Таблица 3.1. Параметры производящей поверхности спирально-дискового инструмента Наименование параметра іОбозначение j Численное значение Наружная {Внутренняяіповерхность j поверхностьі Номинальный радиус, мм Коэффициенты шаговой модификации, ммРасчетный угол профиля, рад Коэффициенты профильной модификации, рад ГнР Р Рзdo оСг. 121,22,21 0,0285-0,455-0,01517 0,00077 118,52,35 0,030,70,00556
Расчет припуска под чистовую обработку
Результаты решения задачи синтеза станочного зацепления позволяют определить параметры спирально-дисковой фрезы и ее установки, обеспечивающие припуск, удовлетворяющий условиям чистовой обработки настолько, насколько это возможно в рамках исследуемого способа. В первом приближении о величине неравномерности получаемого припуска можно судить по значениям An , соответствующим минимальной величине целевой функции (3.10). Однако с целью контроля решения, получаемого в процессе синтеза СТЛНОЧНОЕО зацепления , необходимо определить распределение припуска в пределах поверхности зуба шестерни с учетом особенностей припуска и формообразования. Получаемые при этом результаты ("картина" распределения припуска) могут быть использованы для корректировки в небольших пределах параметров станочного зацепления на операции чернового нарезания зубь ев. В соответствии с указанной целью разработана программа35 для ЭВМ ЕС по расчету припуска под чистовую обработку.
За величину припуска в текущей точке зуба шестерни принята длина отрезка нормали, проведенной к чистовой поверхности зуба (образуется резцовой головкой), заключенного между чистовой и черновой (формируется спирально-дисковой фрезой) поверхностями зуба. В дальнейшем указанный отрезок нормали будем называть зазором.
Разработанная программа состоит из блоков вычисления координат чистовой и черновой поверхности зуба шестерни, блока вычисления зазоров и управляющего блока. В структурном отношении программа построена аналогично приведенной в работе /84/, кроме того, ряд
Программа разработана совместно с В.Н.Сызранцевым.-подпрограмм из этой работы используются непосредственно. Для вычисления координат поверхности зуба в программе расчета припуска использованы части программ I и П анализа станочного зацепления (см.подразделы 2.2, 2.4).
Шчисление зазоров осуществляется следующим образом. Первоначально определяются координаты , W, tf точки на чистовой поверхности зуба. Для этого решается система уравнений /83/: f о Cq, UT, IT) = 0; (rK-VXKo+YK20)stn5+ HKOcosS- t =0;
Расчет конструктивных элементов и данных для контроля спирально-дисковых фрез
Существует конструкция резцовой головки /50/, в которой наклон резцов осуществляется номерными прокладками, выполненными в виде клиньев. Регулировка положения резцов по высоте и в радиальном направлении также осуществляется с помощью клиньев.
Однако, в данной конструкции изменение угла наклона резцов производится в малом диапазоне и служит лишь для устранения "веер-ности" режущих кромок. В то же время наклон резцов в спирально-дисковой фрезе может достигать 15. В этом случае механизм наклона, выполненный в виде клиньев, не обеспечит жесткого крепления нормализованных резцов. Кроме того, изготовление индивидуальных клиньев для каждого резца увеличит трудоемкость производства спирально-дисковых фрез.
Другая конструкция резцовой головки /3/ содержит клиновое устройство для радиальной регулировки резца и устройство для наклона резца, выполненное в виде сегментной опоры, расположенной в "теле" клина. Недостатками такой конструкции является малая жесткость крепления резцов и отсутствие механизма для регулировки положения резцов в осевом направлении.
В резцовой головке /37/ резец располагается в специальной державке, которая обеспечивает жесткое его крепление и возможность в широких пределах изменить величину радиальной установки каждого резца. Тем не менее выставка резцов на различный угол профиля для воспроизведения сложно модифицированной производящей поверхности спирально-дисковой фрезы невозможна в данной конструкции, поскольку отсутствует механизм вертикальной регулировки.
В связи с тем, что ни одна из существующих конструкций не удовлетворяет в полной мере предъявленным требованиям, была разра ботана новая конструкция спирально-дисковой фрезы (резцовой головки со спиральным расположением резцов) /63/. Чертеж фрезы представлен на рис.5.1.
К корпусу I крепится обод 2 винтами 3. В пазу корпуса I установлены горизонтально клинья 4 и 5, в клин 5 упирается регулировочный винт 6. В пазу установлен также вертикальный клин 7 с подкладкой 8 и винтом 9. Плоскости клина 5 и подкладкой 8 являются базами для установки державки 10. В державке установлен резец II таким образом, что своей цилиндрической поверхностью он опирается на цилиндрическую поверхность державки 10, боковыми сторонами на сегменты 12 и 13, передним и задним торцами на стенки паза корпуса I. В державке 10 устанавливаются также регулировочные винты 14. В пазу находится прокладка 15, через которую державка 10 зажимается болтом 16. Болт 16 расположен под углом 10, к плоскости перпендикулярной оси спирально-дисковой фрезы.
Предложенная конструкция позволяет: а) выполнять независимо угловую, радиальную и осевую установ ку резцов в требуемом диапазоне изменения размеров; б) обеспечивать высокую надежность и жесткость крепления рез цов; в) применять нормализованные резцы с минимальными изменениями в их конструкции; г) использовать одинаковые державки для установки всех рез цов.
Сборка спирально-дисковой фрезы происходит следующим образом. К корпусу I крепится обод 2 винтами 3. Производится угловая выставка резцов в державках при помощи винтов 14. Державка в сборе с резцом устанавливается в паз корпуса I и базируется по плоскостям, образуемым подкладкой 8 и клином 5. Вертикальное перемещениерезца осуществляется с помощью клина 5. В результате, вершины резцов устанавливаются на нужную высоту. При помощи винта 9 и клина 7 резцы выставляются в радиальном направлении. Установка державок с резцами по спирали осуществляется подкладками 8, толщина которых определяется расчетом.
Геометрические параметры производящей поверхности модифицированной спирально-дисковой фрезы служат основой для расчета размеров конструктивных элементов фрезы: глубины пазов корпуса, толщины подкладок, смещения оси пазов корпуса относительно центра фрезы.
Размеры первых двух элементов определяются из условия, что расчетные режущие кромки всех резцов фрезы будут иметь с заданной производящей поверхностью общие точки (касание или пересечение) в плоскости 2ч= 0. Для обеспечения кинематических задних углов пазы в корпусе фрезы выполняют со смещением (.рис.5.2). Величина смещения оси паза согласно исследованиям, выполненным для модифицированных по шагу спирально-дисковых фрез /II/ должна быть не менее mnm/2.
