Первый вариант техпроцесса – применять на операции зубофрезерования обычные станки и фрезы классом точности «В» или же «С», то есть фрезы, которые допустимо при изготовлении обходится без прецизионной обработки профиля (червячные фрезы класса точности «С» допустимо вообще не шлифовать). При этом необходимо оставлять больший припуск под окончательную обработку, т.к. погрешности на предварительной обработке будут значительно больше, поэтому от последующей операции шевенгования зубьев придется отказаться, в связи с тем, что шевер снимает припуск не более 0,1 мм, что связано с конструктивными особенностями данного инструмента. То есть операцию шевенгования заменяем на операцию шлифования зубчатого венца. Операция шлифования позволяет исправлять погрешности профиля зубчатого колеса, но она более трудоемкая.
Второй вариант техпроцесса – применять на операции зубофрезерования высокоточные станки и фрезы классом точности «АА» или же «ААА», то есть прецизионные червячные фрезы. При этом сам процесс зубофрезерования будет более трудоемким, но при этом допустимо оставлять меньший припуск под шевенгование, а значит и время на операцию шевенгования будет затрачено меньше.
В первом случае появляются дополнительные затраты на операцию шлифования, но происходит экономия на операции зубофрезеровании.
Во втором случае появляются дополнительные затраты на операции зубофрезеровании, но снижаются на операции шевенгования.
На ОАО «АВТОВАЗ» выбрали второй путь улучшений и были закуплены несколько единиц прецизионных высокопроизводительных зубофрезерных станков. При этом инструмент – в данном случае червячные фрезы не были улучшены и их точностные характеристики остались на прежнем уровне. То есть лимитирующей погрешностью являются неточности, которые получается ввиду работы данным инструментом. Также недостаточно высокая стойкость червячных фрез не позволяет применять их на более скоростных режимах, к которым приспособлен новый станок.
На основании данных выводов можно сформулировать цель дипломного проекта:
Повышение качества червячных фрез
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1.Анализ технологии изготовления червячной фрезы.
2.Выявление факторов, влияющих на точность червячной фрезы.
3.Выявление факторов, влияющих на стойкость червячной фрезы.
4.Градация выявленных негативных факторов, выявление среди них лимитирующих.
5.Наработка мероприятий, направленных на минимизацию влияния лимитирующих факторов на технологических процесс.
2. Выявление факторов, влияющих на качество червячной фрезы
2.1 Определение ключевых параметров червячной фрезы
Для выявления факторов, влияющих на качество червячной фрезы, необходимо определить основные параметры фрезы. В таблице 2.1. представлены параметры червячной фрезы, которые влияют на точность нарезаемого колеса, и взяты из чертежа. Таблица составлена для червячных фрез с посадочным отверстием Æ40 мм и модулем от 2 до 4 мм.
Таблица 2.1
| Параметры червячной фрезы | Класс точности фрезы | |
| А | АА | |
| Допуски, мкм | ||
| Отклонение диаметра посадочного отверстия | +11 | +11 |
| Радиальное биение буртиков относительно оси отв. | 5 | 5 |
| Торцовое биение буртиков относительно оси отв. | 3 | 3 |
| Радиальное биение по наружному диаметру относительно оси отв. | 20 | 12 |
| Нецилиндричность по наружному диаметру | 20 | 12 |
| Отклонение от номинального положения образующей передней поверхности в сторону поднутрения | 20 | 12 |
| Наибольшая разность соседних окружных шагов стружечных канавок | 20 | 12 |
| Накопленная погрешность окружного шага стружечных канавок | 40 | 25 |
| Погрешность направления стружечных канавок на длине 100 мм нормально к передней поверхности на делительном цилиндре | 70 | 50 |
| Погрешность профиля зуба в сечении заданном чертежом | 8 | 5 |
| Отклонение толщины зубьев от номинальной | ±16 | ±8 |
| Наибольшая погрешность винтовой линии от зуба к зубу | 8 | 4 |
| Наибольшая погрешность винтовой линии фрезы на 1/n оборота, где n – число заходов. | 12 | 6 |
| Наибольшая погрешность винтовой линии фрезы на 3/n оборота, где n – число заходов. | 16 | 8 |
| Погрешность деления от захода к заходу | 9 | - |
| Отклонение точки начала фланка от номинального положения | ±50 | ±50 |
| Несимметричность точек начала фланка | 50 | 50 |
| Отклонения угла профиля фланка от номинального положения, градусы | ±1,5 | ±1,5 |
| Отклонение ширины усика на вершине зуба, измеренное нормально к профилю, от номинального | ±18 | ±18 |
| Погрешность высоты усика на вершине зуба фрезы | 200 | 200 |
Также определяющими параметрами червячной фрезы являются шероховатости базовых и рабочих поверхностей. Параметры шероховатостей представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
| Наименование поверхности фрезы | Шероховатость |
| Передняя поверхность зубьев, Ra | 0,2 |
| Поверхность отверстия, Ra | 0,2 |
| Поверхность торцев, Ra | 0,2 |
| Задняя поверхность на боковых сторонах и вершинах зубьев, Rа | 0,2 |
| Цилиндрическая поверхность буртиков, Ra | 0,2 |
На основании особенностей работы червячной фрезы и данных из таблиц 2.1 и 2.2 можно сделать вывод, что некоторые параметры не участвуют в формообразовании рабочей части зуба нарезаемого колеса и как видно из таблицы 2.1 допуски на эти параметры не ужесточаются с повышением класса точности червячной фрезы:
Отклонение точки начала фланка от номинального положения;
Несимметричность точек начала фланка;
Отклонения угла профиля фланка от номинального положения, градусы
Отклонение ширины усика на вершине зуба, измеренное нормально к профилю, от номинального
Погрешность высоты усика на вершине зуба фрезы.
Также не ужесточаются с увеличением класса точности фрезы следующие параметры:
Радиальное биение буртиков относительно оси отв.
Торцовое биение буртиков относительно оси отв.
Данные параметры служат лишь для проверки правильности установки фрезы на оправке в зубофрезерном станке.
Параметр – погрешность деления от заходу к заходу, необходимо исключить из этого исследования, т.к. у высокоточных фрез заход всегда один.
Выше перечисленные параметры можно не считать определяющими, т.к. ГОСТ не считает возможным их ужесточение при производстве более точных червячных фрез.
Оставшиеся параметры можно считать определяющими качество червячных фрез. Теперь необходимо определиться какой параметр, на какой технологической операции формируется. Данные сведем в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
| № | Параметры червячной фрезы | Определяющая технологическая операция |
| 1 | Отклонение диаметра посадочного отверстия | Внутришлифовальная |
| 2 | Радиальное биение по наружному диаметру относительно оси отв. | Шлифование профиля |
| 3 | Нецилиндричность по наружному диаметру | Шлифование профиля |
| 4 | Отклонение от номинального положения образующей передней поверхности в сторону поднутрения | Заточная |
| 5 | Наибольшая разность соседних окружных шагов стружечных канавок | Заточная |
| 6 | Накопленная погрешность окружного шага стружечных канавок | Заточная |
| 7 | Погрешность направления стружечных канавок на длине 100 мм нормально к передней поверхности на делительном цилиндре | Заточная |
| 8 | Погрешность профиля зуба в сечении заданном чертежом | Шлифование профиля |
| 9 | Отклонение толщины зубьев от номинальной | Шлифование профиля |
| 10 | Наибольшая погрешность винтовой линии от зуба к зубу | Шлифование профиля |
| 11 | Наибольшая погрешность винтовой линии фрезы на 1/n оборота, где n – число заходов. | Шлифование профиля |
| 12 | Наибольшая погрешность винтовой линии фрезы на 3/n оборота, где n – число заходов. | Шлифование профиля |
| 13 | Шероховатость посадочного отверстия | Внутришлифовальная |
| 14 | Шероховатость по задней поверхности и вершине зубьев | Шлифование профиля |
| 15 | Шероховатость по передней поверхности | Заточная |
Полученные данные можно разделить на параметры, отвечающие за точность фрезы и параметры, отвечающие за стойкость. Несложно догадаться, что все погрешности профиля инструмента будут переносится на профиль, обрабатываемого им изделия. Поэтому на точность однозначно влияют параметры №8, 9 и 14. Так как червячная фреза – это инструмент, работающий методом обката, то все отклонения винтовой линии или шага зубьев приводят в итоге к искажению профиля детали. То есть параметры точности №10, 11, 12. Червячная фреза затылованная имеет достаточно большой задний угол (обычно 8–11 градусов), поэтому искажение передней поверхности в итоге приводит к искажению и профиля – это будут также параметры точности №4, 5, 6, 7. Параметры №2 и 3 влияют на величину равномерной загрузки зубьев фрезы, поэтому это будут и параметры точности и стойкости. Параметр №1 и 13 отвечают за плотность посадки фрезы на оправку, посадочное отверстие является основной базой, поэтому эти параметры относятся к точности. Параметр №15 отвечает за процесс резания, чем лучше шероховатость передней поверхности, тем меньше трение между деталью и заготовкой и тем меньше силы резания и температура в зоне, а значит и износ фрезы, поэтому это параметры стойкости.