Погрешности переточки червячных фрез и их влияние на точность зубофрезерования

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «ЗУБООБРАБОТКА»

Tehnopolis

Deviations in Hob Mills Resharpening and Their Impact on Milling Precision
Deviations in hob mills resharpening are usually brought about by the use of improper equipment and the violation of resharpening technology. The company Tehnopolis is offering recommendations as to the minimization of such deviations, the correct choice of modern equipment for hob mills resharpening, as well as for measuring the hobs after resharpening.


Д.А. Локтев,
группа Технополис, г. Москва

Технологии и оборудование, используемые сегодня на большинстве отечественных предприятиях для переточки червячных фрез и их последующего контроля, не выдерживают никакой критики. Изучив подробно все факторы, влияющие на качество данного процесса и точность зубофрезерования, а также рекомендации автора статьи по использованию современного оборудования для переточки и измерения червячных фрез, специалисты предприятий смогут быстрее найти решения возникающих проблем в этой области зубообработки.

Точность процесса зубофрезерования зависит от многих факторов, в частности от точности станка, приспособления, инструмента — червячной фрезы. Ее геометрия определяется большим количеством параметров, которые нормируются различными стандартами. Для контроля фрез требуется большой набор средств измерения. Этим объясняется тот факт, что потребитель данного инструмента практически не имеет возможности контролировать его параметры. Это касается как этапа изготовления, так и этапа переточки после окончания периода стойкости.

В результате потребитель вынужден переточку полностью доверять производителю фрез или поставщику.

Напомним, что международные стандарты (в том числе ГОСТ 9324–80) определяют 6 классов точности червячных фрез — от ААА (самые точные) до D (самые грубые). При этом ГОСТ задает значения погрешностей для фрез класса точности ААА, в то время как стандарт DIN оставляет параметры точности класса ААА на усмотрение поставщика (хорошие фирмы предлагают 70% от точности класса АА).

В табл. 1 приведены все проверяемые параметры червячных фрез, нормируемые двумя основными стандартами — ГОСТ 9324–80 и DIN 3968. Большинство нормируемых параметров совпадает в двух стандартах по сути, хотя и различается по обозначениям. Три из указанных параметров нормируются по стандарту DIN и не ограничиваются в ГОСТе. Они указаны в таблице красным цветом в столбце ГОСТ. Один параметр, присутствующий в ГОСТе, но не нормируется стандартом DIN. Он также помечен красным в столбце DIN. Кроме того, два параметра, которые являются обязательными в стандарте ГОСТ, трактуются стандартом DIN как дополнительные и справочные. Они отмечены в таблице желтым цветом.

При изготовлении фрезы могут иметь место все указанные в табл. 1 погрешности. За исключением достаточно редких случаев перепрофилирования червячных фрез в процессе переточки, которая осуществляется по передней поверхности. При этом могут возникнуть погрешности, связанные с профилем передней поверхности (параметр 5 по ГОСТу или 7 по DIN), а также с формой и расположением стружечных канавок (параметры 6, 7 и 8 по ГОСТу или 8, 9, 10 и 11 по ДИН). В данной статье мы рассмотрим более подробно именно эти погрешности, причем проследим их возникновение не при изготовлении фрезы, а при переточке.

Справедливости ради, отметим, что заточка фрезы в процессе ее изготовления является последней технологической операцией и по технологии полностью соответствует переточке фрезы. Поэтому даже у новых фрез могут присутствовать значительные погрешности по указанным параметрам, особенно если изготовление ведется с нарушением технологии или на устаревшем оборудовании. Кроме того, необходимо отметить тот факт, что метрологическое обеспечение значительного количества инструментальных производств оставляет желать лучшего и контроль части параметров червячных фрез зачастую просто не производится. К сожалению, это еще в большей степени относится к контролю параметров точности после переточки.

На рис. 1 приведены результаты измерения на современной зубоизмерительной машине червячной фрезы, прошедшей переточку в одном из инструментальных производств. В чертеже фрезы было указано, что фреза должна соответствовать классу точности АА.

Поэтому этот класс точности фрезы и был указан как номинальный при проведении измерения. Из приведенных диаграмм измерения червячной фрезы видно, что после переточки фреза была практически полностью испорчена и ни по одному из параметров не соответствует классу точности АА. Погрешность профиля передней поверхности Ffn (на рис. 1 — слева) составила 0,2 мм (при максимально допустимой погрешности 16 мкм для фрез АА). Накопленная погрешность окружного шага стружечных канавок FfN (на рис. 1 — в середине) превысила 0,3 мм (при допуске 32 мкм), а погрешность направления стружечных канавок fHN (на рис. 1 — справа) оказалась больше 0,6 мм (что в 10 раз превышает границу поля допуска). Ни по одному из указанных параметров фреза не соответствует даже степени точности D.

Определение основных понятий для погрешностей, возникающих при переточке

Погрешность профиля передней поверхности (рис. 2) (fg по ГОСТ, FfN по DIN) определяется как прямолинейность и наклон линии пересечения передней поверхности и плоскости, перпендикулярной оси фрезы на рабочей высоте зуба (h0). Применительно к червячным фрезам с нулевым передним углом это означает, что в пределах заданного допуска передняя поверхность должна в сечении иметь форму прямой линии и эта прямая линия должна проходить через ось фрезы. Допуск на погрешность профиля червячных фрез по ГОСТ 9324–80 находится в диапазоне от 12 мкм для класса точности ААА до 160 мкм для класса точности D (для фрез с модулем 3,5…6 мм).

Разность соседних окружных шагов стружечных канавок (рис. 3) (fu0 по ГОСТ, fuN по DIN) представляет собой максимальную алгебраическую разность отклонений соседних шагов стружечных канавок по окружности, близкой к средней расчетной. На практике производится последовательное измерение погрешности окружного шага на всех рейках. После этого определяется пара реек (стружечных канавок), имеющая наибольший «скачок» окружного шага. Величина «скачка» и принимается за разность соседних окружных шагов. Допуск на нее по ГОСТ 9324–80 находится в диапазоне от 16 мкм для класса точности ААА до 160 мкм для класса точности D (для фрез с модулем свыше 3,5 до 6 мм).

Накопленная погрешность окружного шага стружечных канавок (рис. 4) (FP0 по ГОСТ, FtN по DIN) представляет собой максимальную алгебраическую разность значений накопленных погрешностей в пределах одного оборота по окружности, близкой к средней расчетной. Для определения накопленной погрешности измеряют отклонения окружного шага стружечных канавок и на целом обороте выбирают наибольшее и наименьшее значение. Разница между этими значениями и определяет накопленную погрешность. Допуск на накопленную погрешность окружных шагов червячных фрез по ГОСТ 9324–80 находится в диапазоне от 25 мкм для класса точности ААА до 315 мкм для класса точности D (для фрез с модулем 3,5…6 мм).

В DIN 3968 определен еще один вид погрешности окружного шага, не нормируемый ГОСТом, — погрешность отдельных шагов ffN. Для вычисления этого параметра определяются отклонения положения отдельных реек от номинального «нулевого» положения (рис. 5).

И, наконец, оба стандарта нормируют погрешность направления стружечных канавок (рис. 6) (fx по ГОСТ, fHN по DIN). Это отклонение передней поверхности от номинального расположения, отнесенное на 100 мм длины рабочей части фрезы. В отличие от предыдущих значений, этот параметр определяет форму и расположение стружечной канавки в «продольном» направлении, вдоль оси фрезы.

Причины возникновения погрешностей

Основными причинами возникновения погрешностей при переточке червячных фрез являются: применение несоответствующего оборудования и несоблюдение технологии переточки. Рассмотрим некоторые причины более подробно.

В первую очередь отметим, что переточка червячных фрез по передней поверхности осуществляется чашечным шлифовальным кругом. Если фреза имеет прямые стружечные канавки, то более эффективно применение технологии переточки плоским торцем круга (рис. 7 — слева). Фреза с винтовыми стружечными канавками должна перетачиваться конической поверхностью круга (рис. 7 — справа).

Погрешность профиля передней поверхности может иметь два основных проявления — смещение передней поверхности относительно «нулевого» положения (рис. 8.1) с фактическим созданием положительного (рис. 8.2) или отрицательного (рис. 8.3) переднего угла и непрямолинейности профиля передней поверхности (рис. 8.4).

Основными причинами появления нежелательного переднего угла являются:

  • смещение червячного круга;
  • неправильная настройка устройства правки;
  • неправильный выбор круга (угол конуса).

Причиной появления непрямолинейности профиля (выпуклости на передней поверхности) может быть неправильный выбор круга. При переточке червячных фрез с винтовыми стружечными канавками для получения прямолинейности профиля передней поверхности круг должен имеет выпуклую форму (рис. 9). Иначе погрешность профиля передней поверхности может превысить допустимое значение.

Возможными причинами возникновения погрешности окружного шага (рис. 10) при переточке на станке с делительным приспособлением могут быть:

  • погрешность делительного приспособления заточного станка,
  • неточность делительного круга делительного приспособления,
  • неточность системы фиксации делительного круга,
  • погрешность закрепления фрезы на оправке при шлифовании,
  • недостаточно долгое выхаживание (не до конца выбранный припуск и оставшийся износ).

При переточке червячных фрез на станках с ЧПУ, у которых делительное приспособление заменено на управляемую ось, первые три причины полностью отсутствуют. Поэтому при переточке червячных фрез на станках с ЧПУ появление погрешности окружного шага является достаточно редким явлением.

Возможные причины появления погрешности направления стружечных канавок следующие:

  • неправильно выбранные сменные колеса в цепи деления станка,
  • неправильная установка линеек,
  • смещение центра задней бабки.

Отметим здесь, что при переточке на станках с ЧПУ две первые причины отсутствуют.

Продолжение следует

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.