Повышение эксплуатационных показателей шевинговального инструмента на основе применения электроэрозионной обработки

В машиностроении большую и наиболее трудоемкую долю занима" ет производство различных зубчатых передач* При массовом и крупносерийном производстве зубчатых колес с модулем Л1 < 10 наибо" лее производительным процессом отделки активных поверхностей зу~ бьев является операция шевингования /34, 60/".

До недавнего времени шевингование вполне удовлетворяло про" изводство, однако с ростом технических показателей зубчатых пе" редач все более высокие требования предъявляются к качеству зубчатых колес*.

Качество зубчатых колес в свою очередь определяются на отделочных операциях и зависит от эффективности процесса шевингования, а именно от качественных и эксплуатационных показателей самого инструмента (шевера) совершенством его конструкции геометрии и стойкости режущих элементов*.

Применяемые в настоящее время зубчатые шевера /34, 50, 60/ не обладает теми качественными показателями, которые диктует со" временный уровень производства зубчатых колес* Шевера имеют невысокую стойкость, режущие элементы не обладают достаточной изгиб* ной прочностью и износостойкостью, что приводит к преждевременному выходу инструмента из строя*.

Следует отметить существенные недостатки, присущие шеверам, изготовленным традиционным методом* Поскольку долбление стружеч* Ных канавок производится до териичеекой обработки, последняя вы* зывает остаточные напряжения на режущей части инструмента, что в свою очередь вызывает выкрашивание лезвийных элементов в про* цессе шевингования* Шевинговальный инструмент также не учитывает распределение нагрузки по зубу, в результате происходит не равно* мерный съем припуска (т.е. значительное искажение профиля в зоне начальных поверхностей)* Направление в форма лезвийных элементов не увязаны с геометрокинематмческой схемой процесса шевингования. Форма поперечного сечения элементов не обеспечивает положительных передних углов" что отрицательно сказывается на качестве обработ* ни /8, 12, 62/.

Наиболее эффективный путь совераенствования технологии из* готовления зубчатых шеверов и повышения их эксплуатационных ха* рактеристик заключается в применении электроэрозионного способа обработки /64/* Благодаря уникальным возможностям данного спосо" ба обработки! раскрываются новые перспективные пути формообразования и получения поверхностей с особыми свойствами* Появляется возможность формировать стружечные канавки на термически обработанных поверхностях* Это приводит к значительному снижению дефектов на ревущих элементах невера, которые обычно возникают при закалке и последующем шлифовании (прижоги, мнкротрещнны и т. п.)".

При соответствующей реконструкции электрода-инструмента, специально выбранной системе подач можно получить рещуцне эле" ментм мевера с положительным передним углом режущего клина. Это позволяет, во-первых, снизить усилия резання н тем самым способ* ствует повыменмю срока службы инструмента, к, во-вторых, позволяет увеличить изгнбную прочность режущих элементов^ 8а счет снижения концентрат" напряжений у основания режущих элементов* Важно отметить также, что данный вид обработки позволяет полу" чить криволинейные стружечные канавки любого направления* Это необходимо для повыиения качества обработки за вчет выравнивания условий резания /б, 8, 10/. Мспользование этого вида обра* ботки в инструментальном производстве, в частности при изгоев* лении твердоеплавленных вырубных штампов, приводит к повышению износостойкости этих штампов в 1,5 — Z раза /6, 54, 69/*.

Результаты исследования показали, что для получения инстру" мента с повышеяаммк эксплуатационными характеристиками, обладающего высокой стойкостью и обеспечивающего высокое качество об* работки, требуется решить ряд сложных научных и кон струи орско-технологических задач, связанных как с изучением определения оптимально! геометрии рещущих элементов шеверов, созданием новой прогрессивной технологии их изготовления, так и исследованием вопросов формообразования поверхности при электроэрозмонном способе обработки. Ременню этой задачи посвящена данная работа* ре^гь pflgoifl — повышение эффективности процесса шевингования * это качество и точность воспоиаведения геометрических форм об" рабатываемой поверхности, снижение трудоемкости изготовления Неверов и увеличение стойкости инструмента путем выбора рациональной геометрии режущих элементов с применением электроэрозионной обработки и определение таких параметров ШэО, при которых достигаются высокие эксплуатационные показатели режущих эжемен.

TOB" аучрая новизна состоит в раскрытии и формализации внутренних функциональных взаимосвязей процесса шевингования и заключается в следующем;

— геометро-кинематической модели процесса шевингования, учитывающей систему ишевер"детальи;

— математической модели станочного зацепления при шевинговании с учетом двухпрофильного контакта поверхностей сопрягав* мых зубьев инструмента и изделия;

— методике расчета электрода инструмента при электроэрози* онном формировании стружечных канавок шевинговального инструмента.

Практическая деннодть — повышены эксплуатационные показатели шевинговадьного инструмента на оенове применения электроэрозионной обработки при формировании стружечных канавок* Работа соетоит иг 4 глав*.

В главе I проведен анализ литературных источников по вопро* саV, связанный с современными методами формирования стружечных канавок зубошевенговальиого инструмента, в частности, цилиндрического шевинговального инструмента* Также рассматриваются некоторые методы электрофизической обработки и их технологические показатели. Формулируется задача формообразования стружечных канавок на шевинговальном инструменте, приводится схема его решения* главе 2 на основе математической модели станочного зацеп" ления при шевинговании проведены геометрокинематические исследования^ частности, расположение режущих кромок инструмента к активно действующим линиям и к векторам относительных скоростей в зацеплении системы «шевер-обрабатываемое колесо» * Исследовано изменение активно действующей линии при различных значениях угла скрещивания осей вращения шевера и изделия*.

В главе 3 исследуется взаимосвязь физико-химических процессов ЭЭО при формировании шевинговального инструмента, это связь формы поверхности формируемой полости с формой электрода* Исследуется влияние параметров ЭЭО на структуру, микротвердость и на величину износа электрода инструмента. Найдена зависимость производительности ЭЭО от величины и формы рабочей площади ЭИ*.

В главе 4 описывается технологические особенности формирования стружечных канавок шеверов электроэрозионным способом* Представлены различные схемы формирования стружечных канавок. Исследовано влияние данных схем на технологические показатели инструмента. Представлены результаты стойкостных испытаний модифицированных шеверов.

I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ* ЦЕЛИ 0 ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

В результате проведенного анализа, а также теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующее заключение*.

Применение электроэрозионной обработки при формировании стружечных канавок на шеверах позволяет:

• получить упрочнение режущих кромок;

— расширить технологические возможности в получении стру*" жечных канавок модифицированной геометрииформировать режущие элементы после окончательной термов обработки шевера;

— получить режущие элементы повышенной изгибной прочности за счет отсутствия концентраторов напряжения у их основания!

Все эти преимущества повышают срок службы шевера, улучшают условия резания, уменьшают забивание полости канавок стружкой*.

К результатам исследований можно отнести следующее*.

X* Проведен геометрический анализ формообразования режущих элементов при существующих в настоящее время методах нарезания стружечных канавок на шеверах*.

2* Разработана математическая модель станочного зацепления при шевенговании с учетом двухпрофильного контакта поверхностей, сопрягаемых зубьев инструмента и изделия*.

3* Выполнено геометро^кинематическое исследование процесса шевингования зубчатых колес* Результаты «их исследований позволили выявить причины возникновения дефектов при шевинговании зубчатых колес стандартными шеверами*.

4* Сформулированы основные требования, предъявляемые к рас* положению и форме режущих кромок шевера*.

5* Выполнено металлографическое и рентгено""структурное исследование поверхностного слоя режущих элементов шеверов после электроэрозионной обработки* На основе выполненных исследований определены оптимальные электрофизические параметры обработки, обеспечивающие наиболее благоприятную структуру поверхностного слоя, при которой достигается повышение стойкости шеверов*.

6* Разработава методика расчета формы стружечвой канавки шевера, образующейся при ЭЭО по известной первовачальной форме ЭИ*.

7* Разработана методика расчета производительности ЭЭО, на основе которой предлагаются способы увеличения скорости съема металла при формировании стружечных канавок шевинговального инструмента*.

8* Разработаны технологические схемы одноконтурного и многоконтурного формирования стружечных канавок ЭЭО при использовании стандартного электроэрозионного оборудования".

9* Проведены экспериментальные исследования нормированию стружечных канавок на зубьях шеверов ЗЭ@* Опытная партия шеверов была подвергнута стойкостным и качественным испытаниям*.