Библиографическое описание:

Домнин П. В., Гарифуллин А. А. Изготовление червячных фрез методом электроэрозионной обработки // Молодой ученый. — 2015. — №9. — С. 202-207.

В данном исследовании рассмотрен процесс электроэрозионной обработки твердосплавной мелкомодульной червячной фрезы, используемой в часовой промышленности для нарезания зубчатых колес, шестеренок механизма наручных часов. Данная фреза имеет диаметр 12 мм и толщину от 4 мм до 16 мм в зависимости от характеристик нарезаемого профиля и геометрии зубьев. Фреза, изготавливается из заготовки спеченного твердого сплава марки ВК8 (92 % карбид вольфрама и 8 % Co — кобальт)

Ключевые слова: формообразование, обработка, инструмент, червячная фреза, технология изготовления инструмента, твердый сплав.

 

Твердые сплавы имеют достаточно высокую твердость (85–92 HRА) и высокую теплостойкость (800–1000 °C), за счёт высокотвердых карбидов вольфрама и кобальтовой металлической связки. Это способствует повышению скорости обработки и стойкости [1–7]. Как правило, заготовки из твердого сплава спекаются в определенных формах под конкретные цели.

Представленная на рис.1 заготовка предназначена специально для фрезы и выполнен в виде трубы, которая затем разрезается на кольца (рис.2) на электроэрозионном станке [8–15].

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris17.png

Рис. 1. Заготовка из спеченного твердого сплава под мелкомодульную червячную фрезу

 

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris22.png

Рис. 2. Вырезанная заготовка из спеченного твердого сплава под мелкомодульную червячную фрезу на электроэрозионном станке

 

Далее с помощью электроэрозионной вырезки формируются стружечные канавки будущей червячной фрезы, и заготовка принимает форму фрезы рис.3.

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris31.png

Рис. 3. Заготовка мелкомодульной твердосплавной червячной фрезы с вырезанными стружечными канавками на электроэрозионном станке

 

Затем на специальном шлифовальном станке алмазными кругами формируется профиль зубьев червячной фрезы и затылованная задняя поверхность [16–22] рис.4- рис.6

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris4.png

Рис. 4. Затылованная мелкомодульная твердосплавная червячная фреза

 

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris5.png

Рис. 5. Чертеж мелкомодульной червячной фрезы

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris6.png

Рис. 6. Профиль зубьев фрезы

 

В табл.1 приведены исследования влияния параметров электроэрозионной обработки включающие значения частоты, длительности электрических импульсов и силы рабочего тока в зависимости от шероховатости поверхностного слоя твердого сплава [23–25].

Таблица 1

Влияние режимов электроэрозионной обработки фрезы из сплава ВК8 на шероховатость и эксплуатационные показатели

Материал электрода (площадь обработки, мм2)

Частота, кГц

Длительность импульсов, мкс

Сила тока,

А

Производительность, мм3/мин

Относительный объемный износ ЭИ, %

Параметр шероховатость, мкм

МНБ-3 (400)

8

100

46

155

66

Rz=20

44

19

40

128

37

Rz=10

100

7

29

84

34

Rа=

2,5...2,0

200

3

19

40

40

Ra= 2,0…1,25

М1 (180)

66

14

10

26

140

Rа= 2,5…1,25

88

10

6

10

130

Ra=

2,0…1,25

200

3

0,5

5

110

Ra=

1,25... 0,63

200

3

0.1

3

100

Ra=

0,4.. 0,32

 

Таблица 2

Рекомендуемые режимы обработки твердого сплава ВК8 в зависимости от требуемого параметра шероховатости обработанной поверхности

Параметр шероховатости, мкм

Электрические параметры импульса

Относительный объемный износ электрода, %

Частота, кГц

Длительность, мкс

Скважность

Сила рабочего тока, А

Rz = 40

8

60–100

2

40–60

150/65

Rz = 40

8; 22; 44

10–60

2

25–40

(110–130)/ (35–40)

Ra= 1,6

88; 200

1,5–7,0

2

10–30

(70–80)/

(35–40)

Ra = 0,8

200; 440

1,0–3,0

2,3

3–15

(70 -80)/ 40

Ra = 0,4

200; 440

1,0–3,0

2

0,1–1

100/40

 

На рис.7 приведен экран электроэрозионного станка с ЧПУ с фрагментом программы и чертежом обрабатываемой фрезы.

http://web.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/01/ris8.png

Рис. 7. Программа ЧПУ на экране электроэрозионного станка

 

На основании проведенного исследования и анализа опыта применения электроэрозионной обработки можно сделать вывод, что процесс электроэрозионной обработки твердосплавных инструментов является перспективным и характеризуется комплексной взаимосвязью параметров процесса электроэрозии (табл.1 и 2), специфики конструкции режущего инструмента включающей: геометрию, шероховатость и физико-химические характеристики поверхностного слоя [25–30]. При этом электроэрозия достаточно эффективна по сравнению с традиционными методами обработки твердого сплава из-за его высокой твердости.

 

Литература:

 

1.         Петухов Ю. Е. Формообразование численными методами. М: Янус-К, 2004, 198 с.

2.         Петухов Ю. Е. Задачи по формообразованию при обработке резанием./Петухов Ю. Е., Колесов Н. В., Юрасов С. Ю./ Вестник машиностроения. 2014. № 3. С. 65–71.

3.         Петухов Ю. Е. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла с постоянной стойкостью точек режущей кромки. /Петухов Ю. Е., Водовозов А. А./ СТИН. 2014. № 3. С. 8–11.

4.         Петухов Ю. Е. Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля./ Петухов Ю. Е., Домнин П. В./Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27–33.

5.         Петухов Ю. Е. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл c криволинейными режущими кромками. /Петухов Ю. Е., Водовозов А. А./ Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 1 (28). С. 39–43.

6.         Петухов Ю. Е. Формирование базы знаний процесса проектирования инструмента для обработки канавок в глубоких отверстиях./Петухов Ю. Е., Домнин П. В., Тимофеева А. А./ Научная жизнь. 2014. № 5. С. 21–29.

7.         Петухов Ю. Е. Анализ влияния скорости резания точек режущей кромки на стойкость спирального сверла и пути ее увеличения./Петухов Ю. Е., Водовозов А. А./Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2013. Т. 2. № 1 (15). С. 31–35.

8.         Петухов Ю. Е. Формообразование фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез./ Петухов Ю. Е., Домнин П. В./ Москва, МГТУ Станкин, 2012, 130 с.

9.         Петухов Ю. Е. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости./Петухов Ю. Е., Водовозов А. А./ Вестник МГТУ Станкин. 2012. № 3. С. 28–32.

10.     Петухов Ю. Е. Компьютерное моделирование обработки винтовой канавки на заготовке концевой фрезы./Петухов Ю. Е., Домнин П. В./ Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2011. № 2. С. 156–164.

11.     Петухов Ю. Е. Разработка численного метода профилирования./Петухов Ю. Е., Атрощенкова Т. С./В сборнике: Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Материалы международной научно-технической конференции: в двух томах. 2010. С. 185–188.

12.     Петухов Ю. Е. Определение формы задней поверхности дисковой фрезы при обработке фасонной поверхности детали./Петухов Ю. Е., Мовсесян А. В./ Вестник машиностроения. 2007. № 8. С. 56–57

13.     Петухов Ю. Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. /Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / МГТУ Станкин. Москва. 2004

14.     Петухов Ю. Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. /Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Москва, 2004

15.     Домнин П. В. Разработка процесса формообразования фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный технологический университет. Москва, 2012.

16.     Домнин П. В. Формирование фасонных винтовых поверхностей стандартными концевыми и торцевыми фрезами. Главный механик. 2013. № 11. С. 39–46

17.     Петухов Ю. Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента. СТИН. 2003. № 8. С. 26–30.

18.     Колесов Н. В. Система контроля сложных кромок режущих инструментов./Колесов Н. В., Петухов Ю. Е./ Комплект: ИТО. Инструмент. Технология. Оборудование. 2003. № 2. С. 42.

19.     Колесов Н. В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез./Колесов Н. В., Петухов Ю. Е., Баринов А. В./ Вестник машиностроения. 1999. № 6. С. 57.

20.     Колесов Н. В. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем./ Колесов Н. В., Петухов Ю. Е./ СТИН. 1995. № 6. С. 26

21.     Петухов Ю. Е. Проектирование производящей инструментальной и исходной поверхностей на основе методов машинного моделирования./Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Москва, 1984

22.     Петухов Ю. Е. Способ формообразования фасонных винтовых поверхностей./Петухов Ю. Е., Домнин П. В./ Патент на изобретение RUS 2447972 24.06.2010

23.     Петухов Ю. Е. Способ заточки задних поверхностей сверл./ Петухов Ю. Е., Водовозов А. А./патент на изобретение RUS 2466845 29.03.2011

24.     Petukhov Yu.E. Curvilinear cutting edge of a helical bit with uniform life./Petukhov Yu.E., Vodovozov A. A./Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 10. С. 645–648.

25.     Petukhov Y. E. Shaping precision in machining a screw surface./ Petukhov Y. E., Domnin P. V./ Russian Engineering Research. 2011. Т. 31. № 10. С. 1013–1015.

26.     Kolesov N. V. The mathematical model of a hob with protuberances./Kolesov N. V., Petukhov Yu.E./ Russian Engineering Research. 1995. Т. 15. № 4. С. 71–75.

27.     Petukhov Yu.E. Some directions of cutting tool cad system development. Russian Engineering Research. 2003. Т. 23. № 8. С. 72–76.

28.     Petukhov Yu.E.Determining the shape of the back surface of disc milling cutter for machining a contoured surface./Petukhov Yu.E., Movsesyan A. V./Russian Engineering Research. 2007. Т. 27. № 8. С. 519–521.

29.     Kolesov N. V. Computer models of cutting tools./Kolesov N. V., Petukhov Yu.E./Russian Engineering Research. 2007. Т. 27. № 11. С. 812–814.

30.     Petukhov Yu.E. Geometric shaping in cutting./Petukhov Yu.E., Kolesov N. V., Yurasov S.Yu./ Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 6. С. 374–380.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle