Badania nad wpływem kierunku i wartości posuwu ruchu wcinającego na trwałość ostrzy freza przy frezowaniu obwiedniowym uzębień

ZESZYTO NAUKOWE P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K I E J S e r i a : M e c h a n ik a z . 57

__________ 1975 N r k o l . 445

J a n G am ro t, Zygmunt S t a c h u r s k i I n s t y t u t Budowy M aszyn

BADANIA NAD WPŁYWEM KIERUNKU I WARTOŚCI POSUWU RUCHU WCINAJĄCEGO NA TRWA­

ŁOŚĆ OSTRZY PR EZA PRZY FREZOWANIU OBWIEDNIOWYM U Z Ę B IE Ń

S t r e s z c z e n i e . W a r t y k u l e dokonano p o ró w n a n ia f r e z o w a n ia o b w ie d ­ n i owego“ 1IzęT)Ten k ó ł z ę b a ty c h z w c in a n ie m osiow ym i pro m ienio w ym o- k r e ś l a j ą c p r z e d z i a ł y p ara m e tró w s k r a w a n ia , p r z y k t ó r y c h m etod y t e d a j ą k r ó t s z e c z a s y o b r ó b k i. P o n a d to omówiono w y n i k i b ad ań w pływ u k ie r u n k u i w a r t o ś c i posuwu ru c h u w c in a ją c e g o n a t r w a ł o ś ć o s t r z y . Wy­

k a z a n o , że w c in a n ie o s io w e p ow oduje m n ie js z e z u ż y c ie o s t r z y i w pew­

nym p r z e d z ia le posuwów j e s t k o r z y s t n i e j s z e w s to s u n k u do w c in a n i a p ro m ie n io w e g o ró w n ie ż pod w zględem w y d a jn o ś c i o b r ó b k i.

Wstęp

W cyklu operacji frezowania obwiedniowego faza wcinania może .się odby­

wać

posuwem wzdłuż osi przedmiotu obrabianego (rys. 1) lub do niego pro­

m ien io w o ( r y s . 2 ) . Posuw p ro m ie n io w y s t a n o w i z r e g u ł y p o d w ie lo k r o t n o ś ć po­

suwu ru c h u ro b o c z e g o . W p r a c a c h [1 ,2 ] p r e f e r o w a n y j e s t sp o só b p ro m ie n io w y ze w z g lę d u n a : m a łą d ro g ę d o b ie g u o ra z u n i e z a l e ż n i e n i e d ł u g o ś c i d r o g i do­

b ie g u od ś r e d n ic y f r e z a .

100 J . G a a r o t , Z . S t a c h u r s k i

R y s . 2 . F re z o w a n ie z w c in a n ie m p rom ieniow ym .

W c in a n ie o s io w e odbywa s i ę posuwem równym posuwowi ru c h u ro b o c z e g o , p o d cz a s gdy d l a w c in a n i a p ro m ie n io w e g o o g r a n ic z a s i ę w a r t o ś ć posuwu do 0 ,7 mm/obr 3 t o łu [2] ze w z g lę d u n a n a d m ie rn y w z r o s t z u ż y c ia o s t r z y f r e z a . D o tąd n i e porów nano w p ływ u obydwu sposobów w c in a n ia n a w y d a jn o ś ć o b ró b k i j a k r ó w n ie ż n a z u ż y c ie o s t r z y f r e z ó w . S ta n o w i t o p rz e d m io t n i n i e j s z e j p ra ­ c y .

Sp osób p rz e p ro w a d z e n ia badań

7/ b a d a n ia c h sto so w an o m etodę f r e z o w a n ia d ia g o n a ln e g o [1] , p r z y k t ó r e j każ d e z o s t r z y f r e z a b i e r z e u d z i a ł w i n n e j f a z i e o p e r a c j i . W z w ią z k u z tym można w y o d r ę b n ić o s t r z a , k t ó r e p r a c u j ą t y l k o p r z y w c in a n iu i o c e n ić i c h z u ż y c i e . P r ó b y p rz ep ro w ad z o n o na f r e z a r c e o b w ie d n io w e j t y p ZFWZ 250x5.

Fre z o w a n o k o ła z ę b a te m=2, z i ? 9 , (6 = 8 °6 ’ 3 4 ” , w ykonane ze s t a l i 55 o t w a r ­ d o ś c i 17C-192 H B. O bróbkę u z ę b ie n ia p rz e p ro w ad z an o w s p ó łb ie ż n ie , w jednym p r z e j ś c i u , z c h ło d z e n ie m o le je m 26Z p o z o s t a w ia ją c n a d d a te k n a w ió r k o w a n ie . Ja k o n a r z ę d z ia u ż y to w ło s k ie g o i re z a ślim ak o w e g o 3 - z w o jn e g o , o k l a s i e do­

k ła d n o ś c i A , w ykonanego ze s t a l i s z y b k o tn ą c e j o o z n a c z e n iu SR Ho K 5 , (wg f i r m y w ł o s k i e j Po n s C a n ta m e s s a ). Sto so w an o s z y b k o ś c i s k r a w a n ia 31 - 63 m/min i posuwy 1 ,6 do 2 ,5 mm/obr. s t o ł u . Fosuw y p rz y w c in a n iu p ro m ie n io ­ wym s t a n o w ił y 1/2 lu b 1/4 posuwu o s io w e g o .

O k r e ś l e n ie w p ływ u k ie r u n k u i w a r t o ś c i posuwu ru c h u w c in a .ia c e g o n a c z a s o b ró b k i

m

Czas w c in a n ia o sio w e g o o b lic z a n o z z a le ż n o ś c i !

B a d a n ia nad y/pływem k ie r u n k u i w a r t o ś c i posuwu ° .

z a ś c z a s t r w a n ia w c in a n ia p ro m ie n io w e g o z z a le ż n o ś c i :

(1 + h ) . z .60 1 ..Z .6 0

t = — ¡ Ł — J --- + - 2 - _ --- [ s l , (2 ) r p ^ .ic .n ^ po . k . n f <- J

g d z ie :

1 - t e o r e t y c z n a d ro g a d o b ie g u o sio w e g o o b lic z a n a wg w zo ru a I I - 1 0 [ i ] d

w [mm] ,

l ' - wg o z n acz e ń n a r y s . 1 i 2 l l , = 1 m z z a ł o ż e n i a ) ,

d o

l " - wg o z n a c z e n ia n a r y s . 2 , 1^ = 1 mm wg [3 ] , h z - w y s o k o ś ć zę b a k o ła o b ra b ia n e g o w [mm], z - l i c z b a zębów k o ła o b ra b ia n e g o , p^ - posuw o s io w y w [mm/obr s t o ł u ] ,

- posuw p ro m ie n io w y w [mm/obr s t o ł u ] , k - z w o jn o ś ć f r e z a ,

- l i c z b a o b ro tó w f r e z a w ¡o b r/m in ] .

Obliczono różnicę czasów trwania wcinania osiowego i promieniowego jako:

A t = t _ t = i - l d— *-) . [e] . ( 3 )

o r ' p „ p „ k .n ^ L 1

Z z a le ż n o ś c i t e j w y n ik a , że c z a s w c in a n ia p ro m ie n io w e g o t r b ę d z ie rów n y c z a s o v :i w c in a n ia o sio w e g o t Q, g ó y :

^ + h

_ Ł . ( 4 )

Po Xd

D la n a r z ę d z i i k ó ł z ę b a ty c h u ż y t y c h w b a d a n ia c h o b lic z o n o :

l d = 2 0 ,7 26 ram,

h = 2 ,3 5 m = 4 ,7 mm

Z O

o ra z

P£. = 0 ,2 7 5 . (5 )

Po

102 J. Gamrot, Z. Stachurski

W y n i k a s t ą d , ż e d l a - £ > 0 , 2 7 5 k r ó t s z y j e s t c z a s t w c i n a n i a p r o m i e - 0 P

n i o w e g o , n a t o m i a s t d l a _ £ < 0 , 2 7 5 k r ó t s z y j e s t c z a s t w c i n a n i a o s i o w e -

D O

g o . I l u s t r a c j ą t e g o s ą w y n i k i o b l i c z e ń ( t a b l i c a 1 ) p r z e p r o w a d z o n y c h z g o d ­ n i e z z a l e ż n o ś c i ą ( 3 ) d l a w y m i e n i o n y c h p a r a m e t r ó w s t o s o w a n y c h w b a d a n i a c h .

T a b l i c a 1

Z e s t a w i e n i e w y n i k ó w o b l i c z e ń r ó ż n i c c z a s ó w t r w a n i a w c i n a n i a o s i o w e g o i p r o m i e n i o w e g o M d l a w y b r a n y o h p a r a m e t r ó w o b r ó b k i

P a r a m e t r y o b r ó b k i

A t m t - t

o r

( s )

“ f ( o b r / m i n )

p o ( m m / o b r s t . )

p r

%

1 1 2 1 , 6 0 , 5 0

0 , 2 5

8 2 , 2 - 1 8 , 3

1 1 2 2 , 0 0 , 5 0

0 , 2 5

6 5 , 8 - 1 4 , 7

1 1 2 2 , 5 0 , 5 0

0 , 2 5

5 2 , 6 - 1 1 , 7

1 6 0 1 , 6 0 , 5 0

0 , 2 5

5 7 , 6 - 1 2 , 8

1 6 0 2 , 0 0 , 5 0

0 , 2 5

4 6 , 0 - 1 0 , 2

1 6 0 2 . 5 0 , 5 0

0 , 2 5

3 6 , 8 - 8 , 2

G r a n i c z n a w a r t o ś ć p o s u w u p r o m i e n i o w e g o p f ■ 0 , 2 7 5 P Q z o s t a ł a o b l i c z o n a d l a f r e z a ś l i m a k o w e g o o ś r e d n i c y 9 0 m m . P r z y z a s t o s o w a n i u f r e z ó w o ś r e d n i ­ c y m n i e j s z e j , w a r t o ś ć l d m a l e j e z g o d n i e z z a l e ż n o ś c i ą X I I - 1 0 [ i ] , a z a ­ t e m j a k w y n i k a z e w z o r u ( 4 ) g r a n i c a o p ł a c a l n o ś c i s t o s o w a n i a w c i n a n i a p r o ­ m i e n i o w e g o p r z e s u w a s i ę w k i e r u n k u w y ż s z y c h w a r t o ś c i p o s u w ó w p ^ .

O k r e ś l e n i e w p ł y w u k i e r u n k u i w a r t o ś c i p o s u w u r u c h u w c i n a j ą c e g o n a z u ż y c i e o s t r z y f r e z a

P r z y w y b o r z e s p o s o b u w c i n a n i a n i e m o ż n a o g r a n i c z y ć o c e n y t y l k o d o k r y ­ t e r i u m c z a s u s k r a w a n i a . R ó w n i e w a ż n y m j e s t k r y t e r i u m z u ż y c i a o s t r z y f r e ­ z a . P r z e p r o w a d z o n o w i ę c b a d a n i a n a d z u ż y c i e m o s t r z y p r z y z a s t o s o w a n i u r ó ż ­ n y c h p a r a m e t r ó w w c i n a n i a o s i o w e g o i p r o m i e n i o w e g o . W b a d a n i a c h s t o s o w a n o p o s u w y w c i n a j ą c e p r o m i e n i o w e z a r ó w n o w i ę k s z e j a k i m n i e j s z e o d p o s u w u g r a r n i ; z n e g o o k r e ś l o n e g o z a l e ż n o ś c i ą ( 5 ) z e w z g l ę d u n a k r y t e r i u m c z a s u o b r ó t - K i , a m i a n o w i c i e » p ■ 0 , 5 0 p j 0 , 2 5 p o r a z 0 ( w c i n a n i e o s i o w e ) ,

r o o

B a d a n ia nad wpływem k ie r u n k u i w a r t o ś c i p o s u w u ... 103

Rys.3. Porównanierozkładuzużyciah ostrzyfrezawzdłużjednegozwojudlaróżnychposuwówpormienio- p wychprzywcinaniu.

J . G am ro t, Z . S t a c h u r s k i

Rys* 4«Porównanierozkładuzużyciah ostrzyfrezawzdłużjednegozwojudla1'rezowaniaz wcinaniem p promieniowymi osiowym.

B a d a n ia n aa wpływem k ie r u n k u i w a r t o ś c i p o s u w u ... 105

R y s . 3 p r z e d s t a w ia r o z k ła d z u ż y c ia w z d łu ż o a t r z y je d n e g o zw o ju f r e z a ślim ak o w e g o d l a p aram e tró w * v =* 3 1 ,6 5 rn/min i pQ = 1 ,6 mm/obr. s t o ł u w p rz y p a d k u s t o s o w a n ia posuwu p ro m ie n io w e g o o w a r t o ś c ia c h p^ = 0 ,8 i 0 ,4 ram/obr. s t o ł u . Z r y s u n k u te g o w y n ik a , że n a j b a r d z i e j t ę p i ą s i ę o s t r z a f r e ­ za b io r ą c e u d z i a ł we w c in a n iu , a w p ły w posuv/u p ro m ie n io w e g o n a s z y b k o ś ć z u ż y w a n ia s i ę o s t r z y j e s t b ard z o w y r a ź n y .

R y s . 4 p r z e d s t a w ia r o z k ła d z u ż y c ia h o s t r z y f r e z a ślim ak o w e g o d l a pa­

ra m e tró w * v = 6 3 ,3 0 m/min. i p q = 1 ,6 mm/obr. s t o ł u , p rz y p o su w ie p ro m ie ­ niowym 0 ,4 mm/obr. s t o ł u i d l a p rz y p a d k u , gdy fre z o w a n o z w c in a n ie m o s i o ­ wym. B a r d z i e j ró w n o m ie rn e z u ż y c ie o a t r z y o b s e r w u je s i ę p rz y fr e z o w a n iu z w c in a n ie m osiow ym .

W y n ik i badań p rz e d s ta w io n e n a r y s . 3 i 4 w s k a z u ją n a t o , ż e s to s o w a n ie w c in a n ia p ro m ie n io w e g o z posuwem 0 ,8 mm/obr. s t o ł u j e s t n ie k o r z y s t n e ze w z g lę d u n a sz yb k o r o s n ą c e a zatem z n acz n e z u ż y c ie o s t r z y w t e j f a z i e ope­

r a c j i . P r z y w c in a n iu p rom ieniow ym z posuwem 0 ,4 mm/obr. s t o ł u p r z e b ie g zu­

ż y c i a j e s t k o r z y s t n i e j s z y , a l e c z a s w c in a n ia j e s t d łu ż s z y . Wobec te g o u z a ­ sa d n io n e j e s t z ra z y g n o w a n ie z w c in a n i a p ro m ie n io w e g o . N a le ż y je d n a k zd a­

w ać s o b ie s p ra w ę , że w c in a n ie o sio w e ró w n ie ż n i e g w a r a n tu je p e ł n e j rów no­

m ie r n o ś c i t ę p i e n i a s i ę o s t r z y , a z r ó ż n ic o w a n ie s t ę p ie ń p r z y ru c h u w c in a ­ ją c y m i roboczym j e s t tym w ię k s z e , im o b ró b k a j e s t b a r d z i e j in t e n s y w n a .

W n io s k i

A n a l i z a c z a s u t r w a n ia w c in a n i a p ro m ie n io w e g o i o sio w e g o w y k a z a ła , że d l a z n an ych w ym iarów f r e z a i k o ła o b ra b ia n e g o można w y z n a c z y ć m in im a ln ą w a r t o ś ć posuwu w c in a ją c e g o p ro m ie n io w e g o , k t ó r a g w a r a n tu je k r ó t s z y c z a s w c in a n ia w p o ró w n a n iu z z a sto s o w a n ie m w c in a n ia o s io w e g o ; d l a p rz y p a d k u o- mówionego w n i n i e j s z e j p r a c y w a r t o ś ć t a w y n o s i p = 0 ,2 7 5 p •

2? O

G r a n ic z n a w a r t o ś ć posuwu p ro m ie n io w e g o pr j e s t tym w ię k s z a im m n ie j­

s z a j e s t ś r e d n ic a f r e z a .

S to s o w a n ie w c in a n i a p ro m ie n io w e g o z posuwem pr = 0 ,8 mm/obr. s t o ł u j e s t n ie u z a s a d n io n e d l a z a k r e s u p aram e tró w s k r a w a n ia sto s o w a n y c h w b ad a­

n ia c h , gdyż pow oduje n ad m ie rn e z u ż y c ie o s t r z y f r e z a , z a ś w c in a n ie z posu­

wem prom ieniow ym 0 ,4 mm/obr. s t o ł u j e s t e k o n o m ic z n ie n ie o p ł a c a l n e ze w z g lę d u n a w y d łu ż e n ie c z a s u o b r ó b k i.

Z a le c a s i ę s to s o w a ć w c in a n ie o s io w e , d a ją c e b a r d z i e j ró w n o m ie rn e z u ­ ż y c ie o s t r z y ; j e s t t o s z c z e g ó ln ie i s t o t n e p r z y f r e z o w a n iu d ia g o n a ln y m u zę­

b ie ń k ó ł z ę b a ty c h .

J . G am ro t, Z . S t a c h u r s k i

LITERATURA

[1] Ochęduszko K.t Koła zębate t. II,

Warszawa 1971»

[ 2] Burbeck E. 1 Was beim Wälzfräsen von Stirnräder die Leistung und die Genauigkeit beeinflusst, Klepzig - Fachberichte, 1962.

[ 3] Wołk R.» Techniczne normowanie czasów obróbki. Normowanie obróbki skrawaniem, PWT, Warszawa, i960.

HCGäEÄOBAHaa n o RJLIHHHKi HAwFABSEHHH H JJ/lMîiH.: ÎIOJÎAHH

3?K3AJ'f!i r O ABiGCEHHH HA KbHOC Oy CTO /¿Hk BCC T L PK y ilß ! XPOÎ.iHE «P33N ÎTPK hHJIKKAWHECKOM 3FESEP0BAHHH SyBbB3

P e 3 K) M e

B o T a i b e s a e i c a c p a B K S H K e ( p p e a e p o B a H K a o o c e s u M a p a ^ a a n b a t M B n e s a t i z e M , o n p e ^ e i i H e T C f t ¡ ¡ a a n a 3 0 H r a r - a w e T p o B p e s a H n a , n p H t c o T o p u x 3 T h u e T O ^ K p,a:oT b o n e e K o p oiKoe Bpeiia o ó p ad o iK K . Ip o tie xo ro onKcuBaeTcs p e s y n b ia T ti HncrepoeaHZÎ; no onpeaejieHK» bähhkkh aanpaBjteHHH u BexumcKU n o s a ™ Bpe3aion,ero £BH:s:eHKH aa ¡13 HocoycToiîvKBOOTfc peayuieü KpouKii. Etuio ycTaHOBJieHO, v t o oceso e Bpe3aaze b k-

3 tiB a e i v.eHtaHii h3hoc ‘.Jpe3M z b HeKOiopou A«ana30Ke nojiati aaëT 6oj;ee BHroj,- Hue

pe3y.ibTaiH c

3peKna npoHSBOÄZteJiLHocxH

c pa-

A H a j i B H u u B p e s a i m e M .

JTUDY ON THE INFLUENCE OF NICK MOTION DIRECTION AND FEED ON MILLING CUTTER LIEFE WHILE HOBBING

S u m m a r y

The article contains a comparison of hobbing with axial and radial nicking. The ranges of cutting parameters have been determined by which both methods give the shortest time of machining. The results of tests provided for determination of nick motion direction and feed rate influ­

ence on tool-liefe, have been discussed. It has been pointed out, that axial nicking causes less cutter wear and in a certain range of feed ra­

tes appears copetitive to radial nicking also regarding the officiency of

machining.