Значения зубчатых передач, используемых в технике

6







77











3







  Введение  

1 современное состояние в области изготовления мелкомодульных зубчатых колес

1.1 Анализ конструкций червячно-модульных фрез

1.2 Анализ схем резания червячно-модульных фрез

1.2.1 Червячная фреза с вершинонагруженной схемой резания

1.2.2 Червячная фреза с прогрессивной схемой резания

1.2.3 Червячная фреза с попеременно нагруженными боковыми сторонами зубьев

1.2.4 Фрезы с увеличенными значениями передних и задних углов

1.2.5 Многозаходные фрезы

1.2.6 Червячные фрезы из высоколегированных быстрорежущих сталей и твёрдого сплава.

1.2.7 Червячно-модульной фрезы с сошлифованным профилем исходной рейки

1.3  Анализ конструкций зуборезных долбяков

1.3.1 Твердосплавные зуборезные долбяки

1.3.2 Одновременное нарезание двух колес цилиндрическими долбяками

1.3.3 Комбинированные долбяки

2 Прогрессивные методы изготовления мелкомодульных зубчатых колес

2.1. Диагональное фрезерование

2.2. Метод накатывания зубьев

3 Влияние технологической системы на основные параметры обработки зубчатых колес и работоспособность инструмента

3.1 Влияние технологической системы на точность зубчатых колес

3.2 Влияние модуля нарезаемого колеса на точность обработки.

3.3 Влияние технологической системы на шероховатость рабочих

         поверхностей зубьев

3.3.1 Исследование шероховатости поверхности зубьев, нарезанных мелкомодульной фрезой

3.3.2 Исследование шероховатости поверхности зубьев, нарезанных мелкомодульным долбяком

3.4 Влияние модуля нарезаемого колеса при зубофрезеровании

3.5 Влияние модуля зубчатого колеса при зубодолблении

3.6 Работоспособность зуборезных долбяков и червячно-модульных фрез

4. Обработка зубчатых колес с использованием энергии ультразвуковых       колебаний

4.1 Особенности процесса ультразвуковой механической обработки

Заключение

Список использованной литературы

























































				Введение



Развитие науки и техники за последние годы нисколько не уменьшили значения зубчатых передач, используемых в технике, а напротив, требования, предъявляемые к точности и качеству поверхности зубчатых колес, ужесточились. При этом для повышения экономической эффективности продукции, выпускаемой машиностроительным предприятием, производительность зубчатых колес должны быть на высоком уровне. Однако в подавляющем большинстве случаев операция зубонарезания проводится на низких скоростях резания с низкими подачами при помощи червячно-модульных фрез и долбяков со стандартными схемами резания. Помимо низкой производительности данного инструмента, материал, из которого он изготавливается и сама процедура его изготовления очень дорогостоящи. Поэтому вопрос о повышении производительности и снижении себестоимости зубообрабатывающих операций является актуальным. 

Прежде всего, низкая производительность связана с несовершенством схемы резания, при которой каждый зуб инструмента, прорезающего впадину, работает двумя-тремя режущими кромками, снимая при этом Г и П образные слои с переменной толщиной в поперечном сечении. Самую тонкую стружку, уменьшающуюся к вершине, образует выходная боковая режущая кромка, большую, увеличивающуюся к вершине срезает входная боковая режущая кромка, а слой максимальной толщины, увеличивающийся к выходному углу, срезает вершина зуба инструмент. 

Как следствие нестабильного стружкообразования, на задних гранях выходных кромок, вблизи углов, образующих стружку минимальной толщины, наблюдается сильное истирание, сопровождающееся прорывом режущих кромок, что катастрофически ухудшает качество обрабатываемой поверхности.













ГЛАВА  1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ  В ОБЛАСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

МЕЛКОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 



Проведённый краткий анализ основных направлений повышения качества изготовления, при зубофрезеровании и зубодолблении, мелкомодульных колёс показал, что за последние 20-30 лет были проведены фундаментальные исследования, и было получено много результатов, помогающих понять, какие факторы являются ключевыми для получения лучшей точности и шероховатости. По данным журнала «Gear Technology» [260] около 92% всех изготавливаемых зубчатых колес с модулем меньше 1 нарезаются методом обката.  В подавляющем большинстве случаев зубонарезание колёс производится стандартными червячными фрезами и долбяками из быстрорежущей стали  при относительно низких скоростях резания (от 30 до 70 м/мин)  и малых подачах. Следовательно, проблема повышения производительности и точности на зубообрабатывающих операциях, а также снижения расхода  инструмента, за счёт снижения износа, является актуальной и нужной.

       На рисунке 1.1 в виде схемы представлена классификация методов изготовления мелкомодульных зубчатых колес. В данной работе рассматриваются методы изготовления этих колёс на зубофрезерных и зубодолбежных станках работающих по методу обката

	Низкая производительность связана с несовершенством схемы резания. Каждый зуб инструмента, прорезающий впадину колеса, работает двумя или тремя лезвиями, срезая Г - или П-образный слой с переменной по контуру толщиной. Слой наибольшей толщины срезает вершина зуба, его толщина увеличивается к выходному уголку. 

Более тонкий слой, увеличивающийся к вершине, срезает входная боковая сторона зуба, а самый тонкий слой, уменьшающийся к вершине – выходная боковая сторона.







Технологические факторы

Число зубьев

Горячее накатывание

Холодное накатывание

Литье под давлением

Центробежно-вакуумное литье

Метод прессования из металлических         порошков

Электроэрозионная обработка

Подача

Контакт зубьев

Модуль

Скорость резания

Плавность работы

Степень                         точности

Стойкость       инструмента

Боковой зазор

Ширина зуба

СОТС

Кинематическая точность

Производительность

Конструктивные факторы

Шероховатость рабочих поверхностей зубьев



Качество изготовления

Критерии оценки эффективности изготовления мелкомодульных зубчатых колёс

Зубофрезерование    червячно-модульными   фрезами

Зубодолбление         зуборезными                  долбяками

Долбление    фасонными резцами

Фрезерование          дисковыми              модульными   фрезами

Электронная связь

Механическая  связь

Метод обката

Метод копирования

Со снятием стружки

Без снятия стружки

Методы изготовления мелкомодульных зубчатых колёс ( m ? 1 мм)





































Рисунок 1.1 – Классификация методов изготовления мелкомодульных зубчатых колёс (m ? 1 мм)

	Наиболее интенсивный износ следовало бы ожидать по задним граням вершинных или входных кромок зубьев инструмента, а задние грани входных лезвий должны изнашиваться меньше. В действительности – наоборот. Истираются сильнее задние грани выходных кромок вблизи уголков, т. е. там, где срезаются самые тонкие слои, причём, на этих участках износ сопровождается прорывом режущих кромок. Такой характер износа присущ не только червячным зуборезным  фрезам и долбякам, но вообще всем зуборезным инструментам, нарезающим зубья колеса по методу обкатки: зуборезным  гребёнкам и зубострогальным резцам.

	Для снижения износа зуборезного инструмента, повышения его стойкости и производительности необходимо создать червячные фрезы и долбяки с принципиально новыми схемами резания или предложить принципиально новые технологии. Это возможно только после изучения особенностей деформации слоёв при срезе, когда, работают две или три  режущие кромки, в отличии от свободного резания и на этой основе объяснить характер и причину локального износа зуборезного инструмента [           ]. Наиболее перспективным направлением, который позволит повысить производительность процесса при нарезании мелкомодульных зубчатых колёс, качество изготовления деталей и стойкость режущих инструментов является использование ультразвуковых колебаний.



 Анализ конструкций  червячно-модульных фрез



В настоящее время при нарезании цилиндрических колёс широко применяются червячные фрезы с прогрессивной схемой резания. Свойства, влияющие на работоспособность таких фрез достаточно изучены, выяснен характер износа режущих кромок. Так же найдены наиболее рациональные параметры коррекции зубьев и получены закономерности стойкости инструмента и сил резания. На основании этих закономерностей определены рациональные параметры режимов резания при зубонарезании колёс, с модулем от m=3 мм и выше. Так же имеются данные по точности зубчатых колёс и высоте микронеровностей профиля поверхности зубьев. Доказано, что нарезание колес прогрессивными фрезами вместо стандартных повышает производительность в 1,5 и более раз [           ]. Так же исследования доказали снижение эффективности применения таких фрез с уменьшением модуля нарезаемого колеса. На основании этого были сделаны выводы о том, что прогрессивная схема резания не должна применяться для нарезания мелкомодульных колёс. Следовательно, данные фрезы не получили распространения на машиностроительных предприятиях страны.       

 Исследования показали, что отличие мелкомодульных фрез не только в характере износа зубьев. Абсолютно иные и закономерности стойкости и сил резания при зубофрезеровании мелкомодульных колёс, чем при нарезании колёс средних и крупных модулей.

Причина в том, что боковые входные режущие кромки зуба фрезы срезают стружку большего поперечного сечения, чем выходная. Поэтому под давлением более толстого слоя снятого материала, стружки, снятые остальными режущими кромками (вершиной и выходной), отклоняются в сторону выходной, уменьшая угол её сбега. Как следствие этого, увеличивается деформация слоя, срезаемого выходной стороной. То есть стружка, снимаемая выходной режущей кромкой зуба фрезы, деформируется сильнее, чем от входной. Из-за этого давление поверхности резания на заднюю грань выходной режущей кромки зуба мелкомодульной фрезы будет выше, чем на входной, и износ задней поверхности выходной режущей кромки будет более интенсивен.



1.2. Анализ схем резания червячно-модульной фрезы



Как известно, схема резания стандартной червячно-модульной фрезы очень несовершенна. Это связано с тем, что в работе одновременно участвуют две или три режущих кромки зуба, которые срезают слои переменной толщины. Наиболее толстый в поперечном сечении слой срезается вершиной, входной режущей кромкой срезается слой меньшей толщины. Самый тонкий слой приходится на выходную кромку. Толщина слоёв, которые срезаются зубьями, расположенными вдоль витка, так же отличаются. Первые нагруженные зубья, которые прорезают впадину, срезают толстые слои, в то время как профилирующие зубья срезают очень тонкие слои.

По данным исследований [           ] несвободное резание и различные толщины срезаемых слоёв боковыми режущими кромками являются основными причинами, порождающими более интенсивный износ задних граней выходных режущих кромок зубьев фрезы. Чтобы уменьшить износ и увеличить стойкость инструмента, необходимо обеспечить лучший сбег стружки. Это условие обеспечивается при зубофрезеровании червячными фрезами с тремя схемами резания: вершинонагруженной, прогрессивной и с попеременно нагруженными боковыми сторонами зубьев.



1.2.1 Червячная фреза с вершинонагруженной схемой резания



Червячная фреза с вершинонагруженной схемой резания отличается от стандартной тем, что её зубья вдоль витка с чётными номерами ниже нечётных и режут только боковыми сторонами. Соответственно, профиль зубьев с нечётными номерами соответствует профилю зубьев стандартной фрезы, эти зубья режут и боковыми сторонами, и вершинами, при этом вершины срезают вдвое больше материала (рис. 1.1). 

Такая схема обеспечивает более лёгкие условия образования стружки, срезаемых выходными боковыми сторонами, улучшает условия её сбега и увеличивает стойкость фрезы. 

Рис.1.1 Вершинонагруженная схема резания

1.2.2 Червячная фреза с прогрессивной схемой резания



Отличие червячной фрезы с прогрессивной схемой резания (рис. 1.2) от обычной заключается в том, что зубья фрезы вдоль витка с чётными номерами заужены и одновременно завышены. Они срезают стружку только вершинами. Зубья с нечётными номерами, имеющие профиль зубьев как у стандартной фрезы, напротив, срезают стружку только боковыми сторонами. Поочерёдная работа то вершин зубьев фрезы, то боковых режущих кромок создаёт более благоприятные условия резания, чем при стандартной и вершинонагруженной схемах. Прогрессивная схема обеспечивает свободный сбег стружки при работе всех режущих кромок. Это и обеспечивает высокую стойкость фрезы. Фрезы с прогрессивной схемой резания допускается изготавливать с чётным числом реек и с нечётным. При чётном числе зубья одних реек будут работать только вершинами, зубья других – только боковыми сторонами. ()





Рис.1.2 Прогрессивная схема резания



При нечётном числе – в одной рейке будут зубья, режущие как вершинами, так и боковыми режущими кромками. Такие фрезы, как показали исследования, работают спокойнее при зубофрезеровании среднемодульных колёс.



1.2.3 Червячная фреза с попеременно нагруженными боковыми сторонами зубьев



Червячная фреза с попеременно нагруженными боковыми сторонами зубьев отличается от стандартных тем, что зубья фрезы с чётными номерами вдоль витка заужены с правой стороны и режут левыми боковыми кромками и вершинами. Зубья с нечётными номерами, в свою очередь, заужены с левой стороны и режут правыми боковыми сторонами и вершинами (рис. 1.3). При такой схеме каждый зуб работает двумя кромками, причём боковые кромки срезают слои удвоенной толщины. Данная схема так же создаёт более благоприятные условия резания, чем вершинонагруженная и стандартная схемы. Это так же достигается за счёт того, что улучшаются условия сбега стружки. 

Исследования показали, что из трёх указанных схем при зубофрезеровании колёс наибольший эффект показали прогрессивная схема резания и схема с попеременно нагруженными боковыми сторонами [           ].





Рис.1.3 Схема с переменно нагруженными боковыми сторонами



Однако такие фрезы имеют существенные недостатки, по сравнению с фрезами со стандартной схемой резания:

	- Универсальность. Профиль зуба фрезы зависит не только от модуля, но и от числа зубьев нарезаемого колеса и подачи, следовательно, не только для каждой шестерни, но и для шестерён одного наименования, обрабатывающихся с различными подачами, необходимо изготавливать свою фрезу;

	- Сложность в изготовлении. Образующая фрезы – кривая линия. Это существенно усложняет технологию её изготовления;

	- Неудовлетворительное качество поверхности. При работе на больших подачах фрезы с перераспределённой нагрузкой оставляют на поверхности зубьев заготовки следы обработки (гребешки, волнистость). Но главным недостатком является тот факт, что данный метод не даёт эвольвентного профиля по всей высоте зуба.

	- Сложность установки. Эти фрезы необходимо устанавливать определенным образом относительно заготовки. Это не допускает осевых передвижек и снижает их эффективность, усложняя эксплуатацию;

	- Стружкообразование. Режущие кромки зубьев срезают Г - и П-образную стружку, поэтому её деформация не отличается от деформации при работе стандартных фрез.

Теоретически величина завышения e1 (см.рис.1.2) высотных зубьев у прогрессивных фрез должна быть равна вmax – максимальной толщине слоя, срезаемого вершиной наиболее удалённого от межосевого перпендикуляра фреза-заготовка зуба фрезы.

        Величина заужения e2 (см.рис.1.2) высотных зубьев у прогрессивных фрез и зубьев у фрез с попеременно нагруженными боковыми сторонами (см.рис.1.3) должна быть равна вхmax – максимальной толщине срезаемого слоя боковыми кромками того же зуба. При работе зубья червячной фрезы изнашиваются, поэтому, если принять величины коррекции e1 =вmax,  e2 =вхmax, то они будут обладать необходимым эффектом лишь в начальный период работы фрезы, когда зубья ещё не имеют износа. В процессе зубофрезерования по мере появления износа на зубьях фрезы величины коррекции e1 и e2 между соответствующими режущими кромками зубьев будут уменьшаться, изменяя схему резания. 

Анализ таблицы 1.1 показывает, что величины e1 и e2 соизмеримы с допусками на изготовление мелкомодульных фрез и величинами перемещениями на токарно-затыловочных и резьбошлифовальных станках. Однако практика показывает, эффект от их применения сводится на нет после незначительного времени работы на этих фрезах, так как образуется радиус закругления, соизмеримые с величинами коррекции.





Исследования С.Н. Медведицкова и Н.А. Харламова [          ] показали, что следует принимать следующие параметры коррекции зубьев фрез (табл. 1.1):

	                                                                                                 Таблица 1.1

                          Расчетные параметры коррекции зубьев фрез

                 Параметры фрез, мм

   Параметры коррекции

           зубьев, мм

m

Dнар.

h изн

e1 

 e2

0,3

40

0,15 – 0,20

0,0382

0,0136

0,5

50

0,15 – 0,20

0,0600

0,0215

0,7

50

0,20 – 0,30

0,0760

0,0262

1,0

63

0,20 – 0,35

0,0962

0,0352



           Примечание: Оптимальные значения hизн определены на основании анализа кривых износа.

	.





1.2.4 Фрезы с увеличенными значениями передних и задних углов



 Для повышения стойкости так же применяются фрезы с увеличенными значениями передних и задних углов. Как правило, затылованные червячные фрезы имеют следующую геометрию: передние углы 0-5, задние углы при вершине 10-12, углы у боковых сторон 3-4. Доказано, что из-за небольших значений передних углов существенно снижается стойкость фрез. Следовательно, данная геометрия не является рациональной. В работах Е. Бакингема [   ], Г.Г. Иноземцева [      ], Э.В. Рыжова [     ]  и А.И. Никишова[    ]  говорится о том, что увеличение передних углов до 10-15 существенно повышает стойкость. Однако это приводит к существенным недостаткам обработки: во-первых, снижается прочность зуба на изгиб и уменьшается количество переточек, фрезы до полного износа; во-вторых, увеличиваются погрешности профиля зуба нарезаемого колеса. Для уменьшения этих погрешностей необходимо вводить коррекцию в профиль зуба фрезы, но эта операция не дает никакого эффекта, поскольку при работе фрезами с корригированным профилем, погрешности так же могут быть велики. Это объясняет причину ограниченного применения фрез с увеличенными передними углами (более 5).

Стойкость фрез улучшается также с повышением величины задних углов  у боковых режущих кромок, так как лимитирующий износ идёт по их задним граням. Но существенно увеличить их у затылованных фрез нет возможности. Это связано с тем, что одновременно увеличиваются задние углы вершинных кромок, что снижает прочность зуба. Это может вызвать сколы и привести фрезу в негодность.



1.2.5 Многозаходные фрезы



Для получения высокой производительности при обработке любым способом необходимо работать с максимальной подачей или глубиной резания. В частности, при зубофрезеровании, толщину срезаемого слоя можно увеличивать как за счёт нарезания колес на больших подачах, так и за счёт использования многозаходных червячных фрез. Такие фрезы при одинаковой стойкости инструмента позволяют повысить производительность соответственно в 1,5…2 раза, по сравнению с однозаходными [ Голиков].

	Многозаходные фрезы следует применять для зубофрезерования колёс небольших модулей (до 3 мм) с числом зубьев более 16, при условии, что толщины срезаемых слоёв невелики. За рубежом двух- и трехзаходные фрезы широко применяются. Можно выделить следующие недостатки, присущие многозаходным фрезам:

     - уменьшение количества режущих кромок, профилирующих зубья нарезаемого колеса. Это приводит к тому, что увеличивается погрешность профиля, а так же высота шероховатости;

     - пропорционально заходности снижается точность профиля из-за увеличения угла подъёма витков. 

     - погрешность шага зубьев фрезы по торцу переносится на окружной шаг колёс, в случае, когда число их зубьев кратно заходности фрезы.

         Это говорит о том, что многозаходные фрезы нельзя применять при чистовом зубофрезеровании, однако они успешно работают с большой производительностью при черновом зубонарезании колёс с числом зубьев не кратном заходности фрезы     [     ].



1.2.6 Червячные фрезы из высоколегированных быстрорежущих сталей и твёрдого сплава.

Кроме изменения геометрии и схемы резания инструмента можно повысить его эксплуатационные свойства за счёт изменения инструментального материала. В частности, для повышения стойкости зуборезного инструмента и производительности при зубофрезеровании широко применяют червячные фрезы из высоколегированных ванадиевых, кобальтовых и молибденовых быстрорежущих сталей или из твёрдого сплава.

За рубежом червячные фрезы из быстрорежущей стали, по составу примерно аналогичные отечественной марке Р10К5Ф5, могут работать со скоростью резания до 90 м/мин [     ]. При этом фрезы из быстрорежущей стали Р6М5 отечественного производства работают со скоростью 28-40 м/мин. Исследования стойкости червячно-модульных фрез из сталей разных марок, проведённых в России также показывают на то, что стойкость фрез из высоколегированных сталей выше, чем из быстрорежущей стали марки Р6М5. Примером могут служить острозаточенные червячные фрезы из марок Р10К5Ф5, Р9К10, Р18К3 и Р14Ф4. Они имеют стойкость по сравнению с Р6М5 выше соответственно в 1,5, 1,8 и 2,5 раза. Но при этом недостатками ванадиевых и кобальтовых сталей являются: высокая стоимость, плохая шлифуемость, появление обезуглероженного слоя, образование трещин при ковке, высокий балл карбидной неоднородности, ведущий к неоднородной твердости, а, следовательно, сколам. Исходя из этого можно сказать, что цельные фрезы из этих марок не дают ожидаемого экономического эффекта. Фрезы из этих материалов следует применять при обработке колёс из труднообрабатываемых жаропрочных металлов, где фрезы из Р18 не дают удовлетворительного результата из-за повышенного износа.

В настоящее время применяют червячные фрезы из молибденовой стали, которые имеют такие же стойкостные свойства, что и фрезы из Р6М5, но они значительно дешевле.

В последние годы в России было выполнено много работ по исследованию и применению червячных фрез, оснащенных съемными твердосплавными пластинами. Были опубликованы статьи, содержащие описание конструкции таких твёрдосплавных фрез, опыт их изготовления, эксплуатации в разных условиях, а так же качество и точность нарезанных ими зубчатых колес[     ].

В России выпускаются монолитные твердосплавные мелкомодульные фрезы для обработки колёс модуля до 1 мм; фирма «MIKRON» в Швейцарии изготавливает фрезы со съемными твердосплавными пластинами для обработки зубчатых колес модуля до 3 мм, которые работают со скоростью резания 300 м/мин.

Однако распространению твёрдосплавного инструмента препятствует низкая прочность и нестабильность качества твёрдого сплава, в результате чего возникают частые поломки, выкрашивание и сколы.

	Основная проблема, возникающая при производстве мелкомодульных зубчатых колес, заключается в том, что требуется изготовить точный зуборезный инструмент из очень дорогого материала. С технологической точки зрения, сложность заключается в том, что при модуле, меньше 0,4 мм, практически невозможно  использовать абразивный инструмент для обработки профиля зубьев инструмента из-за отсутствия свободного пространства в межпрофильной зоне рейки червячной фрезы при работе шлифовального круга( рис.1.4 ), что ухудшает качество обработанной поверхности, усложняет отвод стружки и абразивных зерен из зоны резания, что увеличивает износ круга и может вызвать прижоги обрабатываемой поверхности. 

Помимо этого, при m <0,4 мм усложняется затылование зубьев, из-за невозможности отвода шлифовального круга, а уменьшение диаметра шлифовального круга приводит к снижению точности затылования, а так же уменьшает производительность обработки за счёт снижения скорости резания, что приводит к повышенному износу круга. Перечисленные факторы не позволяют получать требуемую геометрию задних углов на боковых поверхностях зубьев червячной фрезы (при малых модулях    m < 0,4 мм) из-за малых размеров слоя, срезаемого в процессе зубонарезания, который должен быть больше, чем обычные задние углы.



Рис 1.4 Шлифование межпрофильной зоны рейки червячной фрезы

                       1- червячно-модульная фреза; 2- шлифовальный круг



1.2.7 Червячно-модульной фрезы с сошлифованным профилем исходной рейки



Для решения технологической задачи по изготовлению точных червячных мелкомодульных зуборезных фрез и улучшения их эксплуатационных показателей разработана новая геометрия рабочей части режущих кромок зубьев таких фрез ( рис 1.5 ).

	Чаще всего профиль зубьев червячной фрезы совпадает с профилем основного червяка, т. е. осевой шаг Рхо фрезы  равен шагу Рх исходной рейки (рис.1.5а), но если модуль (шаг) червячной фрезы будет в  n раз больше модуля (шаг) исходного контура (т.е. Рхо = Рх·n), то при Рхо = 2 Рх межпрофильная зона увеличивается в три раза, это видно из рис.(1.2,б). Для того, чтобы правильно обеспечить размеры зубьев нарезаемого зубчатого колеса, профиль рейки, показанный на рис1.5,б, необходимо сместить в осевом направлении на шаг Рх ( рис.1.5, в – заштрихованные зубья). 

				

Рис. 1.5 Межпрофильные зоны исходной рейки червячной   фрезы

а – исходная рейка; б – увеличенная межпрофильная зона;

в – сошлифованный профиль исходной рейки

 В этом случае за один полный оборот червячной фрезы вокруг своей оси профиль исходной рейки (рис1.5,а) на нарезаемом мелкомодульном зубчатом колесе будет полностью воспроизведен.

	Исходя из этого, можно увеличить шаг (модуль) червячной фрезы по сравнению с шагом (модулем) нарезаемого мелкомодульного зубчатого колеса в какое-либо целое число раз. Значение  n ограничивается лишь тем, что с его возрастанием снижается число проходов режущих кромок по обрабатываемой боковой поверхность заготовки зубчатого колеса, образующих эвольвентный профиль зубьев колеса и увеличивается толщина срезаемого слоя в поперечном сечении. Так как при обработке зубчатых колес с модулем m < 0,4 мм значения задних углов на правых и левых боковых поверхностях должны увеличиваться пропорционально уменьшению толщины срезаемого слоя, шаг червячной фрезы целесообразно повысить так, чтобы обеспечить наиболее рациональную толщину стружки. 

       

1.3  Анализ конструкций зуборезных долбяков



	Зуборезные долбяки работают на пониженных режимах резания (скорость резания 10 ? 25 м/мин, круговая подача 0,15 ? 0,4мм/дв. ход),  что является причиной крайне низкой производительности и большого расхода инструмента, связанного с износом.

	Увеличению производительности зубодолбёжных операций способствует применение твердосплавных долбяков, а также сборных конструкций зуборезных долбяков[     ]. Применение долбяков сборной конструкции с аналогичными обычным долбякам схемами резания, как правило, значительно поднимает производительность зубодолбления и снижает расход дорогостоящего инструмента. 

	Зуборезные долбяки, как правило, изготовляются со следующей геометрией режущих кромок: с передними углами ? = 5° и задним углом при вершине ?в = 6°. Передние и задние углы на боковых режущих кромках, как правило, очень малы. Голиков В.И. и Казарян Г.А. [     ] экспериментально доказали, что при зубодолблении стальных колес максимальную стойкость имеют долбяки с ? = 15°  и ?в = 10°. С.Н.Медведицков[     ] показал, что возможно увеличение задних углов до 15°. Таким образом установлено, что изготавливаемые до настоящего момента долбяки не имели рациональной геометрии. Существует, так же, способ увеличения стойкости долбяков до 1,5 раз за счет увеличения передних углов на боковых режущих кромках путем подточки по передней поверхности каждого зуба, однако из-за сложности такой подточки они не получили распространения.

	Повышению стойкости так же способствует увеличение длины режущих кромок зубьев долбяка, находящихся на вершине, а также увеличения радиуса скругления уголков у вершин зубьев до максимально допустимой величины. Однако для нарезения мелкомодульных зубчатых колес изменение формы и геометрии режущих кромок инструмента не нашло применения на машиностроительных предприятиях из-за очень малых размеров зубьев долбяков.

		

1.3.1 Твердосплавные зуборезные долбяки



	Для нарезания колес из твердых труднообрабатываемых материалов, а также для чистового нарезания колес, прошедших термообработку, применяют твердосплавные зуборезные долбяки, которые допускают скорость резания 60 ? 130 м/мин.

	Применение твердосплавных долбяков вызвано так же тем, что необходимо нарезать точные зубчатые колеса. На Московском инструментальном заводе (МИЗ) налажено изготовление твердосплавных прямозубых долбяков класса А (ГОСТ 9323 –79) с модулем m =2 мм. Их использование повысило точность зубчатых колес и уменьшило шероховатость на эвольвентной поверхности зубьев. В определенных случаях такой метод является единственно возможным. Материал режущей части долбяков изготавливается, как правило, из вольфрамокобальтовых твердых сплавов марок ВК1-ОМ, ВК6, ВК6-ОМ, ВК10-ОМ. Корпус выполняется из хромистых сталей твердостью 56…60 HRCэ. Долбяки изготавливаются с отрицательными передними углами режущей кромки, находящейся при вершине зуба ? = -5° ? -20°, что обеспечивает на инструменте большой угол наклона. Твердосплавные пластинки могут крепиться к корпусу как пайкой или приклеиванием, так и механически. 

	Для увеличения стойкости, долбяк изготавливают с модифицированным профилем зубьев[     ]. Модификация заключается в создании фасок по бокам режущей кромки вершины зуба, причем угол между фаской и осью зуба составляет 60°. Для создания необходимой формы нужно прошлифовать кругами из алмаза профиль зубьев, а также перднюю и заднюю поверхности.

	В КБ имени М.Л.Миля были проведены испытания твердосплавных долбяков с m =1,5 мм, числом зубьев z= 23, с режущими пластинками твердого сплава ВК1-ОМ. Материал зубчатого колеса из высоколегированной стали ВКС-7 твердостью 40…46 HRCэ , число зубьев z = 120. В результате было установлено, что оптимальным передним углом является ? = -10°, степень точности нарезаемого зубчатого колеса   7 – 8 по ГОСТ 1643 – 81, шероховатость поверхности Rа = 2,5 мкм.



		1.3.2 Одновременное нарезание двух колес цилиндрическими долбяками

		

			Существует [     ] способ нарезания двух зубчатых колес одновременно, при помощи цилиндрических долбяков на специальных станках с наклонным расположением оси инструмента к направлению хода штосселя. Передний угол образуется благодаря конической заточке передней поверхности долбяка, который представляет из себя прямозубое цилиндрическое колесо. Принцип метода заключается в том, что при прямом ходе обрабатывается первое колесо, а при обратном второе. Отечественные исследования работы этих долбяков, показали повышение их стойкости по сравнению со стандартными от 2 до 4 раз.

		

						1.3.3 Комбинированные долбяки

		

Первым комбинированный долбяк предложил Вайбель Фернанд [     ]. Этот инструмент, состоящий из двух частей имеет следующую конструкцию: зубья нижнего долбяка уменьшены, а верхний долбяк имеет зубья расчетных размеров. При креплении такого долбяка на станке необходимо обеспечить симметрию взаимного расположения зубьев обеих частей инструмента. Нижний долбяк образует предварительный профиль зубьев в целой заготовке, а верхний снимает небольшой припуск, образуя зубья окончательного профиля. Размеры зубьев нижних частей комбинированного долбяка уменьшаются с таким расчетом, чтобы общую толщину срезаемого за рабочий ход слоя равномерно перераспределить между всеми частями инструмента.

	В нашей стране были созданы и исследованы некоторые конструкции комбинированных долбяков, названных ступенчатыми           [      ], и изучались в Тульском политехническом институте под руководством С.С. Петрухина. В качестве основы модификации режущих кромок зубьев нижней и промежуточной ступеней был положен принцип равенства сил резания для всех частей инструмента. Совокупность снимаемого за один ход долбяка материала перераспределяется по толщине между зубьями каждой ступени долбяка. Самым рациональным видом профиля черновой части инструмента С.С.Петрухин считает равносуженный к головке профиль зубьев (рис.1.7). 



Рис.1.7 Долбяк равномерно суженый к головке зуба



Зубья верхнего долбяка должны быть на треть величины круговой подачи выше по сравнению с зубьями нижнего. Этого можно достигнуть за счёт перешлифовывания нижнего долбяка по профилю зубьев с обеспечением угла профиля ?о = 20° 45' (для долбяков с такой величиной этого угла) и по наружной конической поверхности.

	Правильного взаиморасположения долбяков относительно друг друга можно достигнуть при помощи точного шпоночного паза и шпонки. При установке инструмента на долбежном станке необходимо выдержать расстояние между частями долбяка примерно на 2 мм больше ширины зубчатого венца нарезаемого колеса. Это способствует двукратному снижению силы резания, что помогает увеличить производительность зубодолбежной операции уменьшением числа проходов при нарезании зубьев колес или значительным увеличением круговой подачи. 

	Основной фактор, сдерживающий внедрение комплектных долбяков в производство, это сложность комплектования ступенчатых долбяков, которая заключается в перешлифовывании профиля зубьев нижнего долбяка и выполнении шпоночного паза.

	В связи с этим, А.С.Тарапановым [      ] были разработаны комплектные долбяки с параллельным методом дифференцирования срезаемого слоя (рис.1.8).





Рис.1.8 Комплектный долбяк с параллельным методом дифференцирования срезаемого слоя



Для комплектного долбяка с параллельным методом дифференцирования срезаемого слоя (с параллельной схемой резания) присуща та же особенность, что и для долбяка, предложенного Петрухиным С.С., однако комплектование таких долбяков заметно упрощается. В этой конструкции долбяков принят метод перераспределения по толщине в поперечном сечении снимаемого материала за проход между ступенями. Зубья нижнего долбяка должны быть выполнены по высоте ниже исходного расстояния верхнего долбяка на величину ?b. В следствии этого, зубья нижнего долбяка будут иметь меньшую толщину и высоту по передней поверхности по сравнению с зубьями верхнего. При изготовлении с нижнего долбяка по передней поверхности снимается слой, равный величине перепада исходных расстояний (?b). Это расстояние определяется в зависимости от выбранной круговой подачи так, чтобы силы резания на обеих частях инструмента были равны. 

Взаиморасположение обеспечивается таким же образом, как и для других комплектных долбяков с той лишь разницей, что шпоночные пазы выполняются на торцах .......................