Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора

Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора

 
По сравнению со спиральными коническими зубчатыми колесами, прямые конические шестерни имеют преимущества высокой производственной зрелости, относительно низкой стоимости и более простой обработки, а также широко используются в аэрокосмической продукции. В данной работе в качестве объекта исследования используется прямой конический редуктор, используемый в угловом редукторе авиационной системы высокой подъемной силы, и используется метод фрезерной обработки верхнего и нижнего положений фрезы дискового фрезерного станка наОборудование для фрезерования конического зубчатого станка Gleason PHOENIX II с ЧПУ. Завершается обработка прямой конической шестерни, и проводится детальный анализ с аспектов обработки, измерения, применения программного обеспечения и т.д., что имеет хорошее эталонное значение для повышения качества обработки и эффективности обработки прямого конического зубчатого колеса.

В трансмиссии с пересекающимся валом широко используются конические шестерни, а обработкашпорные конические шестернипо-прежнему преобладают зубчатые строгальные станки. Под влиянием оборудования и термообработки точность обработки в основном находится на уровне GB7, и повышение эффективности обработки также имеет определенные ограничения.

В последние годы фрезерный станок PHOENIX II с ЧПУ, разработанный Gleason, имеет функцию обработки прямых конических зубчатых колес и спиральных конических зубчатых колес. Зубная технология, с применением твердосплавных лопастных инструментов, эффективность обработки и точность обработки прямых конических зубчатых колес были значительно улучшены.
 

1. Разработка методов обработки прямых конических зубчатых колес


По сравнению с быстро развивающейся технологией обработки спиральных конических зубчатых колес, технология обработки прямых конических зубчатых колес развивалась относительно медленно. Широко используемые методы обработки шпорных конических зубчатых колес включают фрезерование фрезы с дискообразным модулем, круговую протяжку, парный строгальный резак, фрезерование с двойной режущей головкой и т. Д. Среди них широко используется процесс строгания зубов. Процесс строгания зубов основан на принципеметод зубного зубного хоббинга. Два прямых строгальных ножа используются в качестве инструментов для обработки шпорыконическое снаряжение. Условно говоря, эффективность обработки не высока, и трудно гарантировать, что зубья барабана шпорного конического редуктора являются требованиями к обработке поверхности. Метод фрезерования двухдисковой генерации использует два парных дисковых фрезерных фреза для одновременного разрезания поверхностей зубьев с обеих сторон определенного зубного отверстия зубной заготовки в одном процессе для завершения обработки прямых конических зубчатых колес. Зубчатый фрезерный станок PHOENIX II. с ЧПУ использует новый метод фрезерования прямого конического зубчатого механизма с помощью однодискового фрезерного станка, который может значительно сократить время цикла обработки прямого конического зубчатого механизма. По сравнению с механическим станком эффективность выше.

Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
Зуборезерный станок, двухдисковый зубчатый фрезерный станок, редукторный фрезерный станок PHOENIXII

Сравнивая три метода обработки, оборудование для строгания зубьев и двухдисковый фрезерный станок генерируют механическую цепь передачи, используемую в зубчатом фрезерном станке, которая ограничена обработкой прямых конических зубчатых колес. Преимущества редукторного фрезерного станка с ЧПУ еще больше.

(1)Преимущество в стоимости оборудования: Функция обработки прямого конического зубчатого механизма добавлена к оборудованию для обработки спиральных конических зубчатых колес, и один станок используется для нескольких целей. Стоимость технической трансформации оборудования.

(2)Преимущество в точности: основная режущая кромка дискового фрезерного станка имеет определенный отрицательный угол наклона, что позволяет легко реализовать обработку поверхности шпорного зубья конического зубчатого механизма. Форма области контакта может повысить точность контакта прямого конического зубчатого колеса и эффективно избежать вреда, причиняемого краевым контактом шестерни. После проверки пакетной обработки он может стабильно достигать точности обработки уровня GB6.

(3)Преимущества эффективности производства: Эффективность прямых конических зубчатых колес, очевидно, улучшена по сравнению с механическими станками с ЧПУ фрезерованием.
 

2. Прямой конический зубчатый фрезерный инструмент



Форма фрезерного инструмента:

Зубчатый фрезерный станок с ЧПУ Gleason PHOENIX II для прямых конических зубчатых колес с использованием порошковой металлургии Coniflex ® сплошные режущие головки Coniflex и фрезы Coniflex ® Plus с вставками из карбида Пентака®.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора

Конструктивные особенности фрезы:

Основными параметрами инструмента являются:

(1) Угол давления инструмента

В связи с углом наклона тарелки инструмента, угол шпинделя PHOENIXII. Зубчатый фрезерный станок с ЧПУ 275HC имеет фиксированное значение 23°. Он равен сумме угла давления инструмента и угла тарелки. Угол тарелки - это вогнутый угол главной режущей кромки дискового фрезерного станка, который влияет на выпуклость обрабатываемой поверхности зуба, когда дисковый фрезерный станок развивает поверхность зуба. Величина коронки влияет на размер области контакта конической шестерни. Обычно для теоретического моделирования области контакта используется программное обеспечение для расчета прямого конического редуктора, а также предварительно определяется размер угла давления дискового фрезерного резака. Размер угла давления фрезы не выбирается произвольно, а выбирается в соответствии с рядом углов давления.

(2) Угловое филе

Обычно он рассчитывается и генерируется в соответствии с основными параметрами конической шестерни. Фрезерное движение делает корневое филе, образованное обработанной частью, немного больше, чем филе носа инструмента. Можно подтвердить, что номинальное расчетное значение филе носа инструмента равно или немного больше такового у инструмента. Минимальный радиус филе, указанный на чертеже, первая часть прямой конической шестерни обрабатывается и отлаживается с помощью обнаружения проекции дисплея WANGONG для предотвращения таких проблем, как перерезание во время обработки.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
(3) Расстояние смещения инструмента

4 определяется шириной La большого конца и шириной Li малого конца обрабатываемой шестерни. Расстояние смещения инструмента должно удовлетворять условию, что оно больше половины La и меньше Li одновременно. Ширина проектируется и генерируется программным обеспечением для расчета прямой конической шестерни в соответствии с параметрами конической шестерни. Если расстояние перекоса инструмента не подходит, маленький конец будет перерезан или большой конец останется. Слишком широкое смещение ножа приведет к перерезанию дуги корня зуба, а узкая щель зуба на маленьком конце с большей вероятностью вызовет перерезание. Если смещение ножа слишком мало, это приведет к тому, что корень зуба останется, а ширина большого конца зуба, скорее всего, останется. Это может быть решено путем расчета и пробной резки, чтобы проверить, правильно ли расстояние ошибки ножа.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора

Расчет максимального расстояния смещения инструмента выглядит следующим образом
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
В формуле: Ton - толщина дугового зубья с большим концом соответствующей шестерни; Бо - высота корня большого конца зуба; φ — угол давления; FW - ширина поверхности зуба; Ao - это внешнее расстояние конуса.

Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
В формуле: WT, max — максимальное расстояние смещения инструмента; Запас - это припуск на механическую обработку.

Материал зубчатого фрезерного инструмента:

Широко используемые материалы для интегральных дисковых фрез для прямых конических зубчатых колес, таких как ASP2023, ASP2030, покрыты: TiN, TiAlN и т. Д. Материал шпорного конического редуктора - 18Cr2Ni4WA, который представляет собой высокопрочную среднелегированную цементированную сталь. Его также можно азотировать и закалять. Производительность резки инструмента покрытия ASP2030 TiAlN немного лучше, чем у покрытия ASP2023 TiN. .

Авиационные материалы обладают характеристиками высокой твердости, высокой прочности и высокой ударной вязкости. Они также сталкиваются с проблемами низкой производительности обработки, высокой сложности обработки, низкой эффективности обработки и высокой стоимости инструмента при производстве и обработке, что выдвигает более высокие требования к обрабатывающим инструментам. Продвижение и использование цементированного твердосплавного режущего инструмента не только оптимизирует план обработки, решает задачи закалки и деформации обработки, но и улучшает срок службы режущего инструмента и обеспечивает постоянство крупномасштабных результатов обработки. При обработке шпорных конических зубчатых колес инструменты Coniflex® Plus, оснащенные твердосплавными вставками Pentac®, постепенно заменяют твердую режущую головку coniflex® в порошковой металлургии, которая также подталкивает обработку шпорных конических зубчатых колес к высокой скорости.

 

3. Технология обработкиПрямая коническая передачаИзмельчение



Фрезерование шпорного конического редуктора разработано на основе зубчатых конических зубчатых колес, разработанных профессиональным программным обеспечением для конических зубчатых колес, а программы обработки и тестирования генерируются программным обеспечением, которое импортируется в зубчатый фрезерный станок и зубчатый детектор соответственно. Для обработки и регулировки фрезерования прямого конического зубчатого колеса сначала вырежьте один зуб, отрегулируйте отдельно, чтобы убедиться, что профиль одного зуба, толщина зубья и глубина зубьев пары прямых конических зубчатых колес квалифицированы, а затем вырежьте полный зуб. Убедитесь, что зубчатый профиль, толщина зубьев, глубина зубьев, отклонение шага fpt, отклонение шага Fpt, биение Fr и другие характеристики большого колеса и малого колеса квалифицированы соответственно, и на этой основе проводится проверка качения области контакта.

При регулировке фрезерования конических зубчатых колес после обработки и испытания первой пары конических зубчатых колес на прокатном контрольном станке фактическая площадь контакта часто не полностью соответствует моделируемой идеальной площади контакта. После исключения различных факторов, таких как приспособления, нажмите Отрегулируйте область контакта в соответствии с фактической ситуацией.

Как правило, область плохого контакта в основном распределяется вдоль направления высоты зуба, и распределение по направлению длины зуба не является идеальным. Неудовлетворительное распределение в направлении высоты зуба в основном вызвано ошибкой формы зуба. Его можно регулировать, изменяя угол давления. Угол давления увеличивается, и область контакта перемещается. По направлению к кончику зуба угол давления уменьшается, а область контакта перемещается к корню зуба. Неудовлетворительное распределение направления длины зуба в основном вызвано ошибкой направления зуба. Он регулируется путем изменения угла спирали. Угол спирали увеличивается, площадь контакта перемещается к малому концу, а угол спирали уменьшается, а площадь контакта перемещается к большому концу. На рисунке 6 используется программное обеспечение для расчета конической шестерни для регулировки и корректировки положения контактной зоны.

В процессе прямого конического зубчатого фрезерования основная режущая кромка дискового фрезерного станка имеет определенный угол наклона с торцевой стороной фрезерного фрезы, то есть форма барабана образует угол. В это время режущая кромка эквивалентна конической поверхности с внутренним углом конуса. Дисковый фрезерный станок может легко обрабатывать поверхность зубьев прямого конического зубчатого механизма, что также является уникальной особенностью дискового фрезерного станка. По сравнению с такими методами обработки, как строгание зубьев, легче обеспечить требования к обработкезубчатый конический механизмзубья барабана, форма области контакта овальная, а контактное состояние лучше. Однако дисковый фрезерный станок не перемещается по длине зуба, а дно зубного прорезя слегка вогнуто. Величина этой вогнутости связана с радиусом и шириной зубьев дискового фрезерного станка. Максимальная глубина вогнутой дуги в нижней части фрезерной канавки показана в формуле (3):

Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
В формуле: ΔH — максимальная глубина вогнутой дуги в нижней части канавки зуба; Fw - ширина зубьев шестерни; φ — угол давления; Du - диаметр дискового фрезерного станка.
 

4. Решения для обработки прямых конических зубчатых колес с замкнутым контуром



Блок обработки прямых конических зубчатых колес состоит из зубчатого фрезерного станка с применением скольжения с ЧПУ, станка для заточки конического зубчатого колеса, испытательного центра зубчатых колес, машины обнаружения скаковой прокатки и другого оборудования. В сочетании с применением программного обеспечения для проектирования, обработки и измерения конических зубчатых колес образуется коническая шестерня с замкнутым контуром. Процесс обработки снижает сложность обработки и регулировки конических зубчатых колес, а также повышает эффективность производства и точность обработки прямых конических зубчатых колес.

Программное обеспечение Gleason для конических зубчатых колес включает в себя несколько функциональных модулей, таких как спиральный конический зубчатый модуль Клетки, программное обеспечение прямого конического редуктора Straight Bevel [Mechanical], анализ конечных элементов FEA и другие функциональные модули. Программные модули, используемые при разработке шпорных конических зубчатых колес, показаны на рисунке 7.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
Прямой скос [Механический] используется для проектирования прямых конических зубчатых колес, вычисляет параметры прямого конического зубчатого колеса, определяет параметры режущего инструмента, запускается для формирования расчетной карты параметров прямого конического шестерни и параметров конструкции инструмента, а также используется для генерации и подготовки к проектированию ножей. UNICAL используется для анализа и регулировки области контакта прямых конических зубчатых колес, регулировки толщины и люфта зубьев, определения перерезания корня зуба, анализа времени, генерации программ контроля КИМ и программ обработки. Summary Manager используется для преобразования программы обработки, сгенерированной программным обеспечением UNICAL, в программу станка, распознаваемую станком, а также для анализа и моделирования проверки моделирования перепутев станка, вызванной длиной инструмента, высотой крепления и т. Д., Чтобы снизить риск отладки прямолинейных конических зубчатых колес. GAGE используется для измерения конического зубчатого колеса и генерирует параметры антирегулировки конического редуктора в соответствии с результатами измерений. Он также может установить стандартную программу проверки зубчатых колес для проверки конического зубчатого колеса, чтобы обеспечить согласованность обработки прямых конических зубчатых колес и лучшую взаимозаменяемость.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
PHOENIXII. Зубчатый фрезерный станок с ЧПУ используется для обработки прямых конических зубчатых колес, оснащен точилкой для заточки фрезерных фрез с прямым коническим редуктором, центр контроля зубчатых колес используется для однократного контроля конических зубчатых колес, прокатный инспекционный станок используется для контактной зоны Комплексный контроль нескольких независимых функций представляет собой конический зубчатый обрабатывающий агрегат. Используйте профессиональное программное обеспечение для конических зубчатых колес для завершения проектирования деталей конического зубчатого колеса, проектирования параметров инструмента и создания программ обработки и контроля. Программа обработки вводится в зубчатый фрезерный станок. После завершения резки зубчатых колес центр контроля зубчатых колес использует программу входного контроля для завершения измерения конического зубчатого колеса. Одновременно с получением отчета о проверке генерируются данные обратной регулировки для регулировки обработки конического шестерни, а данные обратной регулировки вводятся в зубчатый фрезерный станок, а именно они могут обрабатываться и регулироваться для достижения более высоких требований к точности для конических зубчатых колес. Весь процесс образует решение для обработки с замкнутым контуром от проектирования, обработки, измерения, обратной связи данных измерений и последующей отладки. А процесс обработки и отладки является более эффективным, более автоматическим и интеллектуальным, уменьшая операции, которые полагаются на человеческий опыт, и значительно повышая эффективность производства и точность обработки зубчатых колес.
 

5. Валидация прямого конического зубчатого фрезерования для авиационного изделия



Взяв в качестве примера группу прямых конических зубчатых колес в авиационной системе высокого подъема, обычный метод строгания зубчатого конического зубчатого колеса был заменен на метод фрезерования фрезерного станка из порошковой металлургии высокоскоростной стальной интегральной дисковой фрезы, а затем инструмент был заменен на цементированный твердосплавный резак Strip tool для обработки прямых конических зубчатых колес. Благодаря этому усовершенствованию значительно повышается эффективность обработки и точность зубчатых передач этой группы зубчатых конических зубчатых колес.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
Метод обработки шпорного конического зубчатого механизма

Для сравнения, до усовершенствования использовался дисковый инструмент порошковой металлургии, а данные обработки цементированного твердосплавного инструмента после усовершенствования приведены в таблицах 1 и 2.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
Эта группа зубчатых конических зубчатых колес была изменена с двухтактной обработки двухкатной на однообработку двухкатной за счет улучшения способа обработки деталей. Во-вторых, с применением инструментальной технологии соответственно улучшаются параметры резания, скорость инструмента увеличивается с 80-100 об/мин до 400 об/мин, скорость линии увеличивается с 55-80 м/мин до более чем 200 м/мин, а время резания сокращается с 60-90 мин до 400 об/мин 15мин или около того. При этом точность профиля зубьев деталей гарантированно стабильна, увеличивается срок службы инструмента, сокращается вспомогательное время, такое как заточка инструмента и регулировка обработки, сокращается цикл обработки прямой конической шестерни, повышается эффективность обработки, снижается стоимость обработки, а конические зубчатые части авиационных изделий удовлетворяются. Разработка требований к производству с коротким циклом.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
Улучшение качества обработки на примере прямого конического зубчатого механизма показано на рисунке 10.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
До усовершенствования использовалась общая инструментальная обработка порошковой металлургической быстрорежущей стали. На точность профиля зуба влиял износ инструмента и другие причины, а точность профиля зуба была нестабильной. После шлифовки 5 ~ 10 частей за раз профиль зуба меняется и происходит контакт корня зуба, который необходимо повторно заточить. Ножи. Инструмент многократно затачивается, время отладки деталей после каждой заточки велико, а процент отбраковки высок.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
После улучшения улучшается точность профиля зубьев, используется твердосплавный лопастной инструмент, а количество деталей, обработанных за один раз, составляет более 500, уменьшается количество деталей обработки и регулировки, сокращается время обработки и отладки, качество более стабильно, а эффективность обработки выше.

После проверки периодической обработки улучшенный прямой конический зубчатый механизм может стабильно достигать точности обработки уровня GB6, и в то же время может быть гарантирована модифицированная поверхность зубьев барабана. Область контакта овальная с четким контуром, а область контакта находится в лучшем состоянии. Барабанообразная зубчатая поверхность позволяет эффективно избежать вреда, причиняемого краевым контактом шестерни, и уменьшить влияние пары зубчатых передач на изменение нагрузки в сетчатой трансмиссии и чувствительность прямой зубчатой пары к ошибке установки.
Исследования по применению технологии фрезерования прямого конического редуктора
 

6. Заключительные замечания


Основываясь на технологии фрезерования конических зубчатых колес gleason с ЧПУ, в качестве объекта исследования используются прямые конические шестерни, используемые в продуктах углового редуктора с переменной скоростью авиационной системы высокого подъема. , измерение и другие аспекты прикладных исследований, посредством обработки и проверки деталей прямых конических зубчатых колес, непрерывного накопления данных обработки зубчатых конических зубчатых колес и формирования решений по обработке для систем зубчатых конических зубчатых колес, которые полезны для повышения эффективности производства и качества обработки шпорных конических зубчатых колес. определенное ссылочное значение.