RU2814755C1

RU2814755C1 - Prefabricated hob cutter

Info

Publication number: RU2814755C1
Application number: RU2023118829A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Артамонов; Дмитрий Вячеславович Васильев; Виталий Владимирович Киреев; Виталий Андреевич Зырянов
Filing date: 2023-07-14
Publication date: 2024-03-04

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in the design of metal-cutting tools for milling parts. A prefabricated hob cutter consists of individual discs, the shape of which consists of a helical surface that has a specific helix angle ω, depending on the module of the gear being cut, as well as on the number of replaceable carbide plates located on this helical surface. Each individual disk has radial and tangential grooves in which radially and tangentially located carbide cutting plates are installed, the plates are mounted on a helical surface, which is formed by an Archimedean worm, with side surfaces of an asymmetrical profile and a variable initial contour of the producing rack with angles α₁ and α₂.

EFFECT: improved performance of the assembled hob cutter.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, к конструкциям металлорежущего инструмента. The invention relates to the field of metal cutting, to metal-cutting tool designs.

Известна сборная червячная фреза (патент РФ №2507041 «Сборная червячная фреза», МПК B23F 21/16, опубл. 20.07.2010, Бюл. №5), содержащая корпус, режущие рейки и элементы их крепления. Режущие рейки установлены с плотным прилеганием друг к другу из условий увеличения максимально возможного количества реек для данного диаметра фрезы, а их толщина в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев уменьшена и выбрана из условия их прочности на изгиб от действия сил.A prefabricated hob cutter is known (RF patent No. 2507041 “Prefabricated hob cutter”, IPC B23F 21/16, publ. 07/20/2010, Bulletin No. 5), containing a housing, cutting slats and their fastening elements. The cutting racks are installed with a tight fit to each other in order to increase the maximum possible number of racks for a given cutter diameter, and their thickness in the cross section of the rack along the tops of the teeth is reduced and selected from the condition of their bending strength from the action of forces.

Недостатками данной конструкции фрез является использование режущих реек с уменьшенной толщиной в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев. В случае поломки одного режущего зуба повлечет за собой замену всей режущей рейки. В случае поломки одного или нескольких режущих зубьев на рейке возрастает вероятность разрушений последующих реек по причине связанной с ослаблением в поперечном сечении рейки по вершинам зубьев.The disadvantages of this design of cutters is the use of cutting racks with a reduced thickness in the cross section of the rack at the tops of the teeth. If one cutting tooth breaks, the entire cutting rack will need to be replaced. If one or more cutting teeth on a rack break, the likelihood of destruction of subsequent racks increases due to the weakening in the cross section of the rack at the tops of the teeth.

Известна сборная червячная фреза для обработки зубчатых изделий, содержащая корпус и поворотные неперетачиваемые режущие пластины, установленные вдоль линий профилирования, направленные по нормали к боковым режущим кромкам зубьев через полюс профилирования, лежащий в точке пересечения начальной прямой с межосевым перпендикуляром фрезы и изделия, снабженная рейками, на которых поочередно установлены упомянутые неперетачиваемые режущие пластины, при этом на последних выполнены модифицированные участки профиля, адекватные профилю данной части зуба рейки, причем неперетачиваемые режущие пластины размещены в плоскости профиля зуба рейки на участках, ограниченных проекциями линий профилирования на средний и прилегающие к нему крайние зубья рейки (патент РФ №2147496 «Сборная червячная фреза», МПК B23F 21/16, опубл. 20.04.2000, Бюл. №11).A prefabricated hob cutter for processing gear products is known, containing a body and rotary non-regrinding cutting plates installed along the profiling lines, directed normal to the side cutting edges of the teeth through a profiling pole lying at the point of intersection of the initial straight line with the center perpendicular of the cutter and the product, equipped with slats, on which the mentioned non-sharpenable cutting plates are alternately installed, while on the latter there are modified sections of the profile that are adequate to the profile of a given part of the rack tooth, and the non-sharpenable cutting plates are placed in the plane of the rack tooth profile in areas limited by the projections of the profiling lines on the middle and adjacent outer teeth racks (RF patent No. 2147496 “Prefabricated hob cutter”, IPC B23F 21/16, published 04/20/2000, Bulletin No. 11).

Недостатками данной конструкции фрез является применение различных форм режущих пластин, что в, свою очередь, затрудняет изготовление корпуса инструмента, базирующих поверхностей, режущих пластин и элементов их крепления.The disadvantages of this design of cutters is the use of different shapes of cutting inserts, which, in turn, complicates the manufacture of the tool body, base surfaces, cutting inserts and their fastening elements.

Известна сборная червячная фреза (патент РФ №2680122 «Сборная червячная фреза», МПК B23F 21/16, опубл. 15.02.2019, Бюл. №5), выбранная в качестве прототипа, состоящая из отдельных дисков, корпус которых состоит из винтовой поверхности, которая имеет определенный угол подъема ω, зависящий от модуля нарезаемого зубчатого колеса, а также от количества сменных твердосплавных пластин, расположенных на этой винтовой поверхности. В каждом диске установлены твердосплавные режущие пластины, которые в свою очередь закреплены винтами, режущие элементы базируются на опорных поверхностях и в угловых пазах корпуса инструмента.A prefabricated hob cutter is known (RF patent No. 2680122 “Prefabricated hob cutter”, IPC B23F 21/16, publ. 02/15/2019, Bulletin No. 5), selected as a prototype, consisting of individual disks, the body of which consists of a helical surface, which has a certain elevation angle ω, depending on the module of the gear being cut, as well as on the number of replaceable carbide plates located on this helical surface. Each disk contains carbide cutting inserts, which in turn are secured with screws; the cutting elements are based on the supporting surfaces and in the corner grooves of the tool body.

Недостатками данной конструкции червячной фрезы является применение двух разных по геометрическим размерам режущих твердосплавных пластин, расположенных на винтовой поверхности, что исключает возможность их взаимозаменяемости и повышает трудоемкость изготовления пазов под режущие пластины в корпусе инструмента.The disadvantages of this design of a hob cutter is the use of two cutting carbide inserts of different geometric dimensions located on the screw surface, which eliminates the possibility of their interchangeability and increases the complexity of manufacturing grooves for the cutting inserts in the tool body.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание сборной червячной фрезы для формообразования в зубчатом колесе переменного угла зацепления α₁ и α₂, режущий инструмент повышенной работоспособности путем достижения использования сменных режущих пластин из инструментального твердого сплава расположенных на архимедовом червяке, возможность произвести замену одного или нескольких дисков, а не всего корпуса инструмента при поломке, а также, увеличить или уменьшить количество дисков в зависимости от поставленной задачи при нарезании зубчатых колес.The task to be solved by the claimed invention is the creation of a prefabricated hob cutter for shaping variable engagement angles α ₁ and α ₂ in a gear wheel, a cutting tool of increased performance by achieving the use of replaceable cutting plates made of tool hard alloy located on an Archimedean worm, the ability to replace one or more disks, and not the entire tool body in case of breakdown, and also, increase or decrease the number of disks depending on the task at hand when cutting gears.

Технический результат заявляемого устройства заключается в том, что работоспособность сборной червячной фрезы выше за счет того, что исходный контур производящей рейки состоит из отдельных режущих пластин, которые установлены тангенциальном и радиальном направлениях. Такое расположение режущих пластин в процессе зубофрезерования образует замкнутый контур производящей рейки с углами α₁ и α₂. Благодаря такому расположению режущих пластин происходит деление срезаемого слоя и как следствие снижение сил резания и повышение работоспособности режущего инструмента в целом.The technical result of the proposed device is that the performance of the prefabricated hob cutter is higher due to the fact that the initial contour of the producing rack consists of separate cutting plates that are installed in the tangential and radial directions. This arrangement of the cutting plates during the gear hobbing process forms a closed contour of the producing rack with angles α ₁ and α ₂ . Thanks to this arrangement of the cutting plates, the cut layer is divided and, as a consequence, the cutting forces are reduced and the performance of the cutting tool as a whole is increased.

Технический результат достигается за счет того, что сборная червячная фреза, содержащая корпус и установленные в нем твердосплавные режущие пластины, корпус фрезы состоит из отдельных дисков, а по краям корпуса установлены две цилиндрические проставки, корпус фрезы в сборе образует винтовую поверхность, на которой имеются радиальные и тангенциальные пазы, в которых установлены радиально основные и боковые тангенциально расположенные твердосплавные режущие пластины, диски закреплены стяжными шпильками с гайками на их концах, радиальные твердосплавные режущие пластины устанавливаются в радиальные пазы с установленным направляющим штифтом и фиксируются с помощью клина и винта, диски с винтовой поверхностью, которая образована архимедовым червяком, на которой боковые поверхности имеют несимметричный профиль, который образует переменный исходный контур производящей рейки с углами α₁ и α₂.The technical result is achieved due to the fact that a prefabricated hob cutter containing a body and carbide cutting inserts installed in it; the cutter body consists of separate disks, and two cylindrical spacers are installed at the edges of the body; the assembled cutter body forms a helical surface on which there are radial and tangential grooves in which radially main and lateral tangentially located carbide cutting inserts are installed, the discs are secured with tie rods with nuts at their ends, radial carbide cutting inserts are installed in radial grooves with an installed guide pin and are fixed using a wedge and a screw, discs with a screw a surface that is formed by an Archimedean worm, on which the side surfaces have an asymmetrical profile, which forms a variable initial contour of the generating rack with angles α ₁ and α ₂ .

Корпус сборной червячной фрезы состоит из отдельных дисков формирующих винтовую поверхность, с несимметричным профилем, который формирует исходный контур производящей рейки с переменными углами α₁ и α₂, с расположенными в них пазами под установку сменных режущих твердосплавных пластин, в сборе образующих винтовую поверхность с архимедовым червяком, которая имеет определенный угол подъема, который определяется через шаг рядом стоящих зубьев фрезы, который измерен по одноименным сторонам зубьев по делительному диаметру.The body of the prefabricated hob cutter consists of separate disks forming a helical surface, with an asymmetrical profile, which forms the initial contour of the producing rack with variable angles α ₁ and α ₂ , with grooves located in them for installing replaceable cutting carbide inserts, which, when assembled, form a helical surface with Archimedean a worm, which has a certain angle of elevation, which is determined through the pitch of adjacent cutter teeth, which is measured along the same sides of the teeth along the pitch diameter.

Для реализации в зубчатом колесе переменного угла зацепления на каждом диске винтовая поверхность имеет несимметричный профиль, которая формирует исходный контур производящей рейки с переменными углами α₁ и α₂, на несимметричном профиле расположены режущие твердосплавные пластины: радиально расположенные пластины в корпусе инструмента служат для формообразования впадины зубчатого колеса, а режущие пластины, расположенные тангенциально, для формообразования эвольвентных поверхностей зуба колеса с переменным углом зацепления α₁ и α₂. Применение большего количества режущих пластин на архимедовом червяке позволяет снизить величину подачи на каждую режущую пластину и обеспечить стабильность процесса зубофрезерования, а также снизить величину ударных нагрузок на режущие пластины сборного инструмента. Режущие пластины, которые расположены радиально, базируются на опорных поверхностях в совокупности с направляющими штифтами и фиксируются с помощью прижимных клиньев. При заворачивании винта прижимной клин совершает движение к оси инструмента, что исключает перемещение режущей пластины в радиальном направлении от оси инструмента, а направляющий штифт предотвращает перемещения режущей пластины в осевых направлениях, что обеспечивает базирование режущих пластин. Тангенциально расположенные режущие пластины крепятся к корпусу инструмента при помощи винтов. При заворачивании винта режущая пластина прижимается к опорным поверхностям корпуса инструмента и базируется в угловых пазах, что исключает перемещение режущего элемента в радиальном и осевом направлении вдоль оси инструмента.To implement a variable engagement angle in a gear wheel, on each disk the helical surface has an asymmetrical profile, which forms the initial contour of the producing rack with variable angles α ₁ and α ₂ ; cutting carbide plates are located on the asymmetrical profile: radially located plates in the tool body serve to shape the cavity gear, and cutting plates located tangentially for shaping the involute surfaces of the gear tooth with a variable engagement angle α ₁ and α ₂ . The use of a larger number of cutting plates on an Archimedean worm makes it possible to reduce the feed rate on each cutting plate and ensure the stability of the gear hobbing process, as well as reduce the magnitude of shock loads on the cutting plates of the assembled tool. The cutting inserts, which are arranged radially, are based on supporting surfaces in conjunction with guide pins and are fixed using clamping wedges. When the screw is tightened, the clamping wedge moves towards the tool axis, which prevents the cutting plate from moving in the radial direction from the tool axis, and the guide pin prevents the cutting plate from moving in axial directions, which ensures the basing of the cutting plates. Tangentially located cutting inserts are attached to the tool body using screws. When tightening the screw, the cutting plate is pressed against the supporting surfaces of the tool body and is based in the corner grooves, which eliminates the movement of the cutting element in the radial and axial direction along the tool axis.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид червячной фрезы.In fig. Figure 1 shows a general view of the hob cutter.

На фиг. 2 изображен диск с расположенными пазами под режущие пластины. In fig. Figure 2 shows a disk with slots for cutting inserts.

На фиг. 3 изображен вид диска с расположенными режущими пластинами и секущие плоскости А-А, Б-Б, В-В.In fig. Figure 3 shows a view of the disk with positioned cutting plates and secant planes A-A, B-B, B-C.

На фиг. 4 изображены сечения А-А, Б-Б, В-В.In fig. 4 shows sections A-A, B-B, B-C.

На фиг. 5 изображена цилиндрическая проставка со шпоночным пазом.In fig. Figure 5 shows a cylindrical spacer with a keyway.

Сборная червячная фреза состоит из отдельных дисков 1, в сборе образующих корпус с винтовой поверхностью 2, которая имеет несимметричный профиль, который формирует переменный исходный контур производящей рейки с углами α₁ и α₂, имеющий определенный угол подъема ω, с тангенциальными 3 и радиальными пазами 4 с опорными поверхностями 5 для расположения в них режущих элементов, отверстие 6 со шпоночным пазом 7, и четыре сквозных отверстия 8 для шпилек 9, на каждом диске закреплены тангенциальные режущие пластины 10 базирующиеся в опорных поверхностях 5 при помощи винтов 11, а радиальные режущие пластины 12, фиксируются с помощью клина 13, винтом 14 и направляющего штифта 15, для исключения возможности перемещения дисков корпуса относительно оси инструмента во время фрезерования, отдельные диски собираются при помощью шпилек 9, на концах, которых имеются гайки 16. По краям корпуса имеются две цилиндрические проставки 17 для наилучшего закрепления дисков сборной червячной фрезы.A prefabricated hob cutter consists of individual disks 1, assembled to form a body with a helical surface 2, which has an asymmetrical profile that forms a variable initial contour of the producing rack with angles α ₁ and α ₂ , having a certain elevation angle ω, with tangential 3 and radial grooves 4 with supporting surfaces 5 for placing cutting elements in them, a hole 6 with a keyway 7, and four through holes 8 for pins 9, tangential cutting plates 10 are fixed on each disk, based in the supporting surfaces 5 using screws 11, and radial cutting plates 12, are fixed using a wedge 13, a screw 14 and a guide pin 15, to eliminate the possibility of movement of the housing disks relative to the tool axis during milling, individual disks are assembled using pins 9, at the ends of which there are nuts 16. At the edges of the housing there are two cylindrical spacers 17 for the best fixation of the discs of the prefabricated hob cutter.

Сборная червячная фреза работает следующим образом.The prefabricated hob cutter works as follows.

Сборную червячную фрезу закрепляют на зубофрезерном станке. Сборная червячная фреза имеет вращательное движение вокруг своей оси и поступательное вдоль оси детали. Деталь, закрепленная на столе станка, имеет только вращательное движение вокруг своей оси, строго согласованное с вращением сборной червячной фрезы. При зубофрезеровании сборная червячная фреза образует с обрабатываемой заготовкой винтовое станочное зацепление.The prefabricated hob cutter is mounted on a gear hobbing machine. The prefabricated hob cutter has a rotational movement around its axis and a translational movement along the axis of the part. The part mounted on the machine table has only rotational movement around its axis, strictly coordinated with the rotation of the hob assembly. During gear hobbing, a prefabricated hob cutter forms a screw machine engagement with the workpiece being processed.

Сборка фрезы осуществляется следующим образом: каждый отдельный диск 1 имеет винтовую поверхность, которая формирует переменный исходный контур производящей рейки с углами α₁ и α₂ тангенциальные 3 и радиальные пазы 4, в тангенциальных пазах 3 устанавливаются твердосплавные режущие пластины 10 и фиксируются при помощи винтов 11, а радиальные твердосплавные режущие пластины 12 устанавливаются в радиальные пазы 4 с установленным направляющим штифтом 15 и фиксируются с помощью клина 13, винтом 14. Далее все отдельные диски собираются на шпильках 9. По краям сборной червячной фрезы устанавливаются проставки 17, и вся конструкция стягивается четырьмя шпильками 9 при помощи гаек 16.The cutter is assembled as follows: each individual disk 1 has a helical surface, which forms a variable initial contour of the producing rack with angles α ₁ and α _2, tangential 3 and radial grooves 4; carbide cutting inserts 10 are installed in the tangential grooves 3 and fixed with screws 11 , and radial carbide cutting inserts 12 are installed in radial grooves 4 with an installed guide pin 15 and are fixed using a wedge 13 and a screw 14. Next, all individual disks are assembled on studs 9. Spacers 17 are installed along the edges of the assembled hob cutter, and the entire structure is pulled together by four studs 9 using nuts 16.

Таким образом, разработанная сборная червячная фреза является технологичной в изготовлении и обслуживании, благодаря применению одного вида (по геометрическим размерам) тангенциально расположенных режущих пластин, с возможностью их взаимозаменяемости путем поворота в случае поломки или износа одной режущей кромки. Опорные поверхности под режущие твердосплавные пластины выполнены с условием обеспечения свободного доступа инструмента при финишной обработке фрезы.Thus, the developed prefabricated hob cutter is technologically advanced in production and maintenance, thanks to the use of one type (in geometric dimensions) of tangentially located cutting plates, with the possibility of their interchangeability by rotation in the event of breakage or wear of one cutting edge. The supporting surfaces for cutting carbide inserts are designed to ensure free access for the tool during finishing of the cutter.

Формообразование зубчатого колеса с переменными углами зацепления достигается путем образования на архимедовом червяке несимметричного профиля, который формирует исходный контур производящей рейки с переменными углами α₁ и α₂, а также применения большего количества радиальных и тангенциальных режущих пластин позволяющих последовательно срезать припуск на обработку и уменьшить величину подачи на режущую пластину, обеспечить равномерность фрезерования, а также снизить величину ударных нагрузок на режущие элементы сборного инструмента. Благодаря технологичности конструкции фрезы и применению сменных твердосплавных пластин повышается стойкость и надежность сборной червячной фрезы.The shaping of a gear with variable meshing angles is achieved by forming an asymmetrical profile on an Archimedean worm, which forms the initial contour of the producing rack with variable angles α ₁ and α ₂ , as well as the use of a larger number of radial and tangential cutting plates, which make it possible to sequentially cut off the processing allowance and reduce the amount feed to the cutting plate, ensure uniformity of milling, and also reduce the magnitude of shock loads on the cutting elements of the assembled tool. Thanks to the manufacturability of the cutter design and the use of replaceable carbide inserts, the durability and reliability of the assembled hob cutter increases.

Claims

A prefabricated hob cutter containing a body and carbide cutting inserts installed in it, the cutter body consists of separate disks, and two cylindrical spacers are installed at the edges of the body, the assembled cutter body forms a helical surface on which there are radial and tangential grooves in which they are mounted radially main and side tangentially located carbide cutting inserts, the discs are secured with tie rods with nuts at their ends, characterized in that the radial carbide cutting inserts are installed in radial grooves with an installed guide pin and are fixed using a wedge and a screw, discs with a helical surface that is formed an Archimedean worm, on which the side surfaces have an asymmetrical profile, which forms a variable initial contour of the generating rack with angles α ₁ and α ₂ .