Зубофрезерование по методу копирования

Зубообрабатывающие инструменты изготавливают из легированных и быстрорежущих сталей (БРС), эльбора (кубического нитрида бора), твердых сплавов, абразивных и других материалов. При выборе материала для зубообрабатывающего инструмента учитывают различные факторы: обрабатываемость материала, характер операции (черновая или чистовая обработка), режимы резания, период стойкости инструмента и др. Основным критерием оценки эффективности использования инструмента является его стоимость, отнесенная к стоимости одной обработанной детали.

Сравнительно простые, но конструкции зуборезные инструменты: дисковые и пальцевые модульные фрезы, зубострогальные резцы — обычно изготавливают из легированной инструментальной стали твердостью 61—64 I1RC и красностойкостью до 300—350°С.

В настоящее время для зуборезных инструментов применяют быстрорежущие стали Р6М5, Р6М5К5. Инструменты из этих сталей имеют твердость 63—66 HRC, красностойкость до 550—600°С, достаточно высокую прочность, их используют при скорости резания 50—70 м/мин.

Большое значение для инструментов из быстрорежущих сталей имеют наличие и содержание углерода, размер зерна, размер и распределение карбидов, наличие полосчатой структуры. Инструмент должен иметь мелкозернистую структуру, а карбиды должны распределяться равномерно в массе стали. Этим условиям в большей степени соответствуют хорошо прокованная быстрорежущая, а также порошковая сталь или сталь, полученная электрошлаковой переплавкой.

Зуборезные инструменты из твердых сплавов ВК6М, ВК8 применяют для обработки зубчатых колес из чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов. Стальные зубчатые колеса с модулем т < 2,5 мм обрабатывают фрезами из твердых сплавов Т5К10, Т15К6, Т30К4, Т30К8 со скоростью резания 200—300 м/мин.

Нанесение износостойких однослойных покрытий из нитрида титана (твердость 2300 IIV), нитрида карбида титана (3000 IIV) и двуслойных из нитридов алюминия и титана (3000 HV) на режущие поверхности зуборезного инструмента из БРС и твердых сплавов повышает его стойкость в 2 раза и более.

Высокая твердость и низкий коэффициент трения износостойкого покрытия снижают температуру режущих поверхностей инструмента. Толщина покрытия 3—5 мкм практически не оказывает влияния на геометрические параметры обрабатываемых зубчатых колес.

Очень часто для шлифования зубчатых колес используют шлифовальные круги из корунда на керамической связке. Для шлифования зубчатых колес из незакаленных и закаленных легированных сталей и чугуна твердостью до 63 HRC применяют шлифовальные круги из белого электрокорунда высшего качества. Зубчатые колеса из закаленных сталей твердостью более 63 HRC и других плохо обрабатываемых сталей, в том числе быстрорежущих, шлифуют кругами из смеси монокристаллического корунда и белого электрокорунда высшего качества. Круги из монокристаллического корунда применяют только для шлифования БРС. Шлифовальные круги из эльбора — сверхтвердого материала — для обработки зубчатых колес используют двух видов: на керамической связке и на металлической основе с гальваническим покрытием.

Дисковые модульные фрезы (рис. 15.1, в) применяют для чернового и чистового нарезания прямозубых цилиндрических колес, чернового нарезания зубьев косозубых колес, чернового, а иногда чистового нарезания прямозубых конических колес, зубчатых реек, шлицевых валов методом копирования.

Фрезы изготавливают двух типов: черновые с нешлифованным профилем для чернового зубонарезания и чистовые со шлифованным профилем. Фрезы затылованные, профиль зуба выполнен по эвольвенте. На профиле зубьев черновых фрез делают канавки для дробления стружки; передний угол равен 5—10°, задний угол составляет 10—15°. У чистовых фрез передний угол равен нулю.

Теоретически для каждого нарезаемого колеса необходимо иметь свою фрезу. Практически, допуская некоторые погрешности профиля, одной фрезой данного модуля можно обрабатывать зубчатые колеса с определенным числом зубьев. Профиль зуба фрезы, входящий в набор, соответствует наименьшему числу зубьев определенного интервала. Например, профиль фрезы № 5 рассчитан по впадине зуба колеса с числом зубьев 26.

Промышленно выпускаются два набора фрез: набор из восьми фрез для нарезания зубчатых колес с модулем до 8 мм; набор из 15 фрез для нарезания колес с модулем свыше 8 мм. Номер фрезы из набора выбирают в зависимости от числа зубьев обрабатываемого колеса.

Основные размеры дисковых фрез приведены в табл. 15.1, где большие значения ширины фрезы В относятся к фрезам с меньшим номером d_a0.

Таблица 15.1

Основные размеры дисковых модульных фрез, мм.

Для чернового и чистового нарезания цилиндрических колес 9-й степени точности разработаны высокопроизводительные сборные острозаточенные дисковые фрезы. Для чернового нарезания зубчатых колес средних и крупных модулей используют твердосплавные модульные фрезы, которые позволяют уменьшить основное время обработки в 2—2,5 раза по сравнению с основным временем нарезания червячными фрезами из быстрорежущей стали.

Пальцевые модульные фрезы (рис. 15.1, г) применяют для нарезания прямозубых, косозубых цилиндрических и шевронных зубчатых колес крупного модуля (т = KR50 мм). Пальцевые фрезы состоят из двух частей: режущей 1 и хвостовой 2 для закрепления фрезы на шпинделе станка. Режущая часть фрезы может быть цельной, сборной со вставными или припайными пластинами. Черновые пальцевые фрезы изготавливают с передним углом 5—10° и канавками для дробления стружки. У чистовых пальцевых фрез передний угол равен нулю. Профиль зуба шлифован и затылован. Для прямозубых цилиндрических колес профиль зуба фрезы соответствует форме впадины зуба колеса. Для косозубых и шевронных колес профиль зуба фрезы отличается от профиля впадины колеса; в этом случае необходим специальный расчет профиля зуба фрезы.