ЗубофрезерованиеВ широко распространенной операции фрезерования пазов и канавок один из ключевых факторов, которые необходимо принимать во внимание – истончение стружки.

Зубофрезерование принципиально представляет собой подвид фрезерования паза. Будь то специализированная зубонарезная фреза CoroMill® 170, или стандартная пазовая фреза CoroMill® 331, цель коррекции всё равно одинакова – подобрать скорость подачи с учетом истончения стружки. Если программист или оператор станка не принимают во внимание толщину стружки, будет наблюдаться ухудшение производительности и работы инструмента в целом.

При зубофрезеровании важно использовать те же принципы получения заданной толщины стружки, которые применяются при фрезеровании пазов, с учетом соответствующих формул и вычислений, чтобы до последней капли выжать производительность из любой операции зубофрезерования.

До последней капли

Внутреннее и наружное зубофрезерование пальцевыми и червячными фрезами – это экономичный и производительный способ изготовления шестерен.  Один из способов оптимизации производительности – полное понимание и учет причин истончения стружки.

Производители рекомендуют два вида значений подачи: fz – запрограммированная подача на зуб или hex – максимальная толщина срезаемого слоя. При установке глубины резания равной или большей чем радиус фрезы, подача на зуб (fx) и максимальная толщина срезаемого слоя (hex) будут равны друг другу. Глубина резания (высота области радиального контакта фрезы и заготовки) меньше радиуса фрезы, вызывает истончение стружки (рис. 1). Последний тип резания постоянно наблюдается при операциях зубофрезерования, поскольку глубина резания при этом относительно небольшая по сравнению с диаметром фрезы.

Зубофрезерование

Рис. 1

Подача на зуб (fz) – базовое значение для расчета скорости подачи станка. Для оптимизации операций необходимо рассчитывать её с учетом максимальной толщины стружки (hex). Результирующее значение зависит от соотношения глубины резания и диаметра фрезы.

При обычном фрезеровании пазов, к примеру, фрезой CoroMill 331 диаметром 250 мм, толщина стружки в различных местах будет различаться. Чтобы всё это описать в программе, потребуется ввести кучу переменных в уравнениях расчета толщины стружки. Но при зубофрезеровании каждый рез имеет фиксированные параметры, поскольку паз вокруг вырезаемого зуба имеет постоянную форму и глубину на всем протяжении. Поэтому при использовании дисковой зубофрезеровальной фрезы диаметром 250 мм для фрезерования зубьев передаточных шестерен 12-го модуля, можно использовать просто постоянный множитель. Таким образом, можно использовать справочную таблицу значений, построенную на основе модуля зуба, диаметра фрезы и множителя.

В вышеприведенном примере глубина зуба будет приблизительно 27 мм при высоте ножки зуба (hfp) 1.25*mn. Это значение может немного изменяться в зависимости от конкретной операции. Такие черновые фрезы, как CoroMill® 170, могут оставлять небольшой припуск на чистовую обработку на окружности впадин зубьев, что позволяет использовать несколько меньшее значение множителя. Чистовой или получистовой инструмент затем прорежет зуб уже в чистый размер. К тому же значение множителя может изменяться под влиянием пользовательских требований к конструкции шестерни. Обычно для зубьев такого размера диаметр фрезы должен быть от 200 до 300 мм (от 8 до 12 дюймов).

Зубофрезерование

Таблица 1

Из-за такой малой глубины резания, с учетом значительного радиуса фрезы, происходит сильное истончение стружки, обычно с коэффициентом от 1.46 до 1.75, т.е. от 46 до 75%.

Используйте таблицу для расчета подачи на зуб (fz) при различных значениях диаметра фрезы, модуля зуба и значения максимальной толщины стружки для различных видов сменных твердосплавных пластин (таблица 1).

Максимальная толщина стружки имеет большое значение при выборе наилучшего табличного значения подачи на зуб (fz).

Значение максимальной толщины стружки используется в формуле расчета степени истончения стружки.

1013_Sandvik_Eq1

 

 

 

 

Где DC – диаметр фрезы, а ae – глубина резания.

Пример расчета для 250-миллиметровой фрезы для зуба с модулем 12 и максимальной толщины стружки 0.3 мм.

1013_Sandvik_Eq2

 

 

При этом табличное значение составляет 0.30 * 1.61 = 0.48 (толщина стружки умноженная на табличное значения из пересечения диаметра фрезы и модуля зуба – прим. перев.).

Игнорирование формулы истончения стружки может привести к тому, что скорость подачи будет слишком малой для выбранной геометрии твердосплавной пластины или способа обработки её режущих поверхностей. Основное правило фрезерования – избегать стружки толщиной меньше 0.076мм, поскольку нужно ещё давать припуск на точность позиционирования/вибрацию инструмента. Слишком малая толщина стружки может привести к тому, что вместо резания будет происходить просто трение, впустую выделяя излишнюю теплоту. При этом неизбежно ухудшение производительности и уменьшение срока службы инструмента. Рекомендации по выбору максимальной толщины стружки (hex) обычно приводятся в каталогах производителей или на их веб-сайтах.

При операциях чистовой обработки появление остаточного бокового или донного гребешка ограничивает скорость подачи, при условии сохранения требуемого качества поверхности. Для достижения максимальной производительности также должна использоваться компенсация истончения стружки, которая затем может быть откорректирована с целью получения поверхности требуемого качества.

Кроме истончения стружки, связанного с размером области радиального контакта инструмента и заготовки, и глубины резания, существует ещё истончение стружки, связанное с углом в плане и расположением секущих плоскостей конкретного инструмента. Однако компенсация такого истончения обычно предусмотрена производителем и заложена в конструкцию самого инструмента, производить какую-либо дополнительную компенсацию путем регулирования скорости подачи не требуется. На большинстве фрез производители устанавливают вдвое или втрое меньшее количество боковых режущих пластин, по сравнению с числом торцевых пластин. К примеру, черновая фреза CoroMill 170 имеет 8 торцевых твердосплавных пластин и 2 набора по 4 боковых пластины, работающие до достижения полной глубины реза (рис. 2).

Зубофрезерование

Рис. 2 — черновая фреза CoroMill® 170

Это означает, что боковые пластины будут иметь вдвое большую скорость подачи, чем торцевые. Это необходимо для компенсации угла инструмента, составляющего 20°.

При использовании указанного инструмента 8 торцевых пластин движутся со значением fz 0.53 мм и обладают максимальной толщиной стружки 0.30 мм. Боковые пластины при этом будут двигаться с удвоенным fz, равным 1.06 мм на каждую пластину. Синус 20° равен 0.342 (это угол профиля инструмента), при этом боковые режущие пластины будут иметь значение hex, равное 1.06 * 0.342 / 1.75 = 0.21 мм. Значение 1.75 в формуле – это коэффициент радиального истончения стружки, взятый из таблицы для 300 мм-фрезы и зуба 12-го модуля.

На этом, пожалуй, стоит подвести итог нашему краткому описанию приемов увеличения производительности операций зубофрезерования.  Без учета истончения стружки при выполнении фрезерования пазов, особенно черновых операций, существует значительный риск падения производительности и неэффективной работы инструмента.

 Перевод статьи
Squeezing Productivity Out of Gear Milling Operations
,
Gearsolutions.
Авторы статьи:
Aaron Habeck



Понравилась статья? Поделитесь: