Авторы: Домнин Петр Валерьевич, Гарифуллин Айрат Анфасович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (89) май-1 2015 г.

Дата публикации: 27.04.2015

Статья просмотрена: 266 раз

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

Лабиринт

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

Лабиринт

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.

Основные термины (генерируются автоматически): червячной фрезы, Engineering Research, соискание ученой степени, твердого сплава, Russian Engineering Research, МГТУ Станкин, спеченного твердого сплава, фасонных винтовых поверхностей, режущей кромки, электроэрозионном станке, Вестник МГТУ Станкин, винтовых поверхностей инструментов, Вестник машиностроения, технических наук, криволинейной режущей кромки, ученой степени кандидата, электроэрозионной обработки, процесс электроэрозионной обработки, кромки спирального сверла, формообразования фасонных винтовых.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос