Значення основних розмірів черв’ячних зуборіжучих фрез

Модуль в мм	Фрези цільні презиційні	Фрези цільні загального призначення	Фрези збірні загального призначення
De, мм	d, мм	z	De, мм	d, мм	z	De, мм	d, мм	z
1-1,25 1,5-1,75 2,-2,25 2,5-2,75 3-3,75 4-4,5 5-5,5 6-7 12-14 16-18	- - - -	- - - -	- - - -	- -	- -	- -	- - - - - - - - - -	- - - - - - - - - -	- - - - - - - - - -

 

Фрези цільні прецизійні класу АА забезпечують стійку обробку коліс 7-го ступеня точності (ГОСТ 1643-56).

Фрези цільні і збірні загального призначення класу А забезпечують колеса 8-го ступеня точності; класу В - 9-й ступень точності і класу 3 - 10-й ступень точності.

Загальна довжина L і довжина робочої частини L₁ фрез приймаються по ГОСТ 9324-60.

В основу розрахунку довжини робочої частини фрези покладене наступне розуміння: довжина робочої частини фрези повинна бути менше довжини проекції лінії зачеплення на початкову пряму рейки. Проекція лінії зачеплення l_зац рейки дорівнює (мал. 293)

l_зац =h×ctg a₀

Вважають, що фреза може бути переставлена після невеликого притуплення вздовж осі мінімум на один крок. Крім того, один крайній виток фрези не може брати участь у роботі. Отже, мінімальна довжина фрези складе L = h ctg 20s + t. Підставивши значення ctg 20° і округляючи, одержимо L₁min = 10 т, тобто довжина робочої частини фрези повинна бути не менш 10 т. Чим більша довжина робочої частини, тим більше перестановок можна робити, тому, у фрез дрібних модулів довжина L₁ робиться більше L₁min, а у фрез великих модулів вона близька до мінімуму. Задні кути фрези по вершині і боковим сторонам профілю різні.

Можна визначити задній кут a_х по боковій стороні профілю в нормальному перетині до ріжучої кромки по формулі

tga_x = tga₁×sinj,

де j - кут нахилу ріжучої кромки до торцевої площини фрези.

Стосовно до черв'ячної фрези кут j є не що інше, як кут зачеплення a_о. Отже, задній кут a_х у черв'ячної фрези в нормальному перетині може бути визначений з формули

tga_x = tga₁×sina₀,

Прийнявши мінімальний задній кут a_x = 4°, одержимо необхідний задній кут a₁ = 11¸12 (при a₀ = 20°). Виходячи з цього кута a₁ розраховується величина затилування К по формулі

Якщо фрези з нешліфованим профілем, то затилування роблять різцем; у фрез зі шліфованим профілем для забезпечення виходу шліфувального крута роблять подвійне затилування. Величина К₁ другого затилування приймається по формулі

К₁= (1,2-1,7) К

Важливим елементом фрези є розрахунковий діаметр ділильного циліндра Dt (див. мал. 292). Перш ніж визначити Dt, розглянемо черв'ячну фрезу. В основі її конструкції покладений черв'як і Dt буде відповідати діаметру ділильного циліндра цього основного черв'яка. Але нова і переточена фрези мають різний зовнішній діаметр. Отже, нова і переточена фрези будуть мати також відповідно різні діаметри ділильної окружності Dt₁ і Dt₂.

Для розрахунку фрези приймають деякий середній між ними ділильний діаметр Dt, обумовлений по формулі

Dt = De-2h₁-0,3K

Кут t підйому гвинтової лінії на ділильному циліндрі може бути розрахований по формулі

де m - модуль зубчастого колеса.

У черв'ячних фрез з метою забезпечення однакових передніх кутів і однакових умов різання на обох сторонах зуба міжзубні канав ли роблять з кутом нахилу, рівним куту підйому гвинтової лінії, тобго напрямок канавок приймають нормальним до напрямку різьблення черв'яка.

Напрямок гвинтових канавок протилежний напрямку нарізки черв'яка: якщо черв'як правий, канавки ліві, і навпаки. Крок гвинтових канавок S_К (часто його називають також “хід гвинтових канавок”) визначається по формулі

Досвіди дослідників, а також тривала робота заводів ("Фрезер" та ін.) показали повну можливість заміни гвинтових канавок при невеликих кутах t (не перевищуючих 5°) прямими стружковими канавками (w = 0°), спрямованими вздовж осі фрези. У таких фрез профіль виміряється по передній поверхні вздовж осі фрези. Кут профілю при 20° зачеплення коректується по формулі

ctga = ctg20° cost

Фрези з гвинтовими і з прямими канавками на зубофрезерному верстаті встановлюються під кутом t. Тому фрези завжди повинні мати таврування з указівкою розрахунку кута t.

На кресленні фрези повинний бути обов'язково зазначений крок профілю зуба в осьовому перерізі (необхідний при виготовленні фрези), якому можна знайти по формулі

Визначення елементів канавки і кута V канавкової фрези найкраще робити після прокреслювання зуба фрези. Глибина канавки Н = h+K+z. Кут V канавкової фрези приймається рівні їм 22-25°.

Технічні умови на виготовлення черв'ячних чистових фрез для циліндричних коліс передбачені ГОСТ 9324-60. Допуски на окремі елементи фрез (кут профілю, крок і т.д.) приймаються різні в залежності від класу точності фрез. В ГОСТІ 9324-60 маються чотири класи точності фрез: АА, А, В і С.

У зв'язку з необхідністю у фрез (класів А чи В і більш точних) шліфувати профіль і одержувати високу точність приходиться фрези виготовляти зі швидкоріжучої сталі Р18, добре прокованої, з карбідною неоднорідністю в межах 3-4-х балів.

Черв'ячні фрези з твердими сплавами. Останнім часом у зв'язку з розвитком швидкісних методів обробки ведуться експериментальні науково-дослідні роботи зі створення черв'ячних фрез, оснащених твердими сплавами. Застосування таких фрез може дати великий виробничий ефект. Розроблено черв'ячну фрезу з цільними твердосплавними гребінками, що закріплюються клинами і кільцями. У досвідченій конструкції фрези ВНИИ використовуються вставні гострозаточені зуби, оснащені пластинками твердого сплаву, що закріплюються в корпусі. Однак дотепер не освоєне широке виготовлення таких фрез. У приладобудуванні знайшли застосування цільні твердосплавні фрези дрібних модулів (т= 0,1-1,0 мм) із твердого сплаву ВК6М, ВК8М та ВК10М.

 

Черв’ячні фрези для обробки коліс з зачепленням Новикова

Зубчасті передачі з високою несучою здатністю були розроблені в СРСР д-ром техн. наук М. Л. Новиковим. Зачеплення (мал. 294) являє собою опукло-вгнуте круглогвинтове зачеплення з початковим торканням в точці по лінії, розташованої в торцевому перетині коліс.

Передача Новикова між рівнобіжними осями може бути виконана тільки косозубою чи шевронною фрезою з кутом bд = 15 - 30°. Опуклий зуб робиться на шестерні (з меншим числом зубців), ввігнутий - на колесі (з великим числом зубців). При розрахунках визначається нормальний модуль коліс т_п. Для нарізування можугь бути використані майже всі інструменти, застосовувані для обробки зубів евольвентних передач. Однак найчастіше застосовуються черв'ячні фрези.

Таблиця 31

Основні розміри черв’ячних фрез для зачеплення Новикова

 

mn в мм De в мм L в мм d в мм

2,5

3-3,5

4,0

4,5-5,5

6-7

8-10

11-12

 

Профіль зубів передач Новикова повинний мати кругову форму в торцевому перетині колеса. Отже, профіль зубів інструмента повинний мати кругову форму в осьовому перерізі фрези. Таке профілювання інструмента вимагає виготовлення спеціальних фрез для кожного кута нахилу зубів колеса

В даний час прийнято профіль зуба інструмента окреслювати по дузі окружності в нормальному перетині зубів з обліком, що після первісного приробляння коліс зачеплення виправляє всі неточності, зв'язані з наближеним профілюванням фрези.

Проектування черв'ячних фрез для нарізування коліс зачеплення Новикова аналогічно проектуванню черв'ячних фрез для циліндричних коліс евольвентного зачеплення [32].

На мал. 295, а показаний вихідний контур інструментальної рейки для опуклих зубів (нормальний перетин); на мал. 295, б показаний вихідний контур інструментальної рейки для увігнутих зубів (нормальний перетин).

 

 

Черв’ячні фрези для черв’ячних коліс

У черв'ячних фрез для циліндричних коліс габаритні розміри фрези вибиралися з розумінь точності профілю, міцності фрези і т. д. Таким чином, діаметр і кут нахилу (підйому) витків фрези не залежали від конструкції зубчастого колеса.

Інше положення виходить при розробці черв'ячних фрез для черв'ячних коліс. Фреза для черв'ячного колеса повинна бути копією черв'яка, тому діаметр фрези, крок і кут нахилу (підйому) витків повинні в точності відповідати тим же елементам черв'яка.

Для черв'ячної передачі можуть бути прийняті всі три типи черв'яків (архімеда, евольвентний і з прямолінійним профілем у нормальному перетині). Вибір типу черв'ячної фрези залежить і від типу черв'яка, прийнятого в черв'ячній передачі.

Розрізняють два способи фрезерування черв'ячних коліс: фрезерування з радіальною (мал. 296, а) і з тангенціальною подачею (мал. 296. б). У першому випадку поглиблення фрези в деталь відбувається в радіальному напрямку шляхом поступового зближення деталі і фрези. В другому випадку відстань А між осями черв'ячного колеса і фрези залишається постійною, а фреза має поступальний рух вздовж своєї осі. Фрези, призначені для тангенціальної подачі, забезпечуються забірним конусом. Другій спосіб фрезерування є більш точним, тому перший спосіб (радіальної подачі) застосовується тільки в тих випадках, коли на верстаті не можна повідомити фрезі тангенціальну подачу.

Фрези для черв'ячних коліс виконуються як насадними, так і хвостовими фрезами (це залежить від діаметра і модуля черв'яка.) Хвостові фрези вживаються лише в тих випадках, коли не представляється можливим зробити отвір у фрези.

На мал. 297, а показана черв'ячна евольвентна фреза з насіченими дрібними зубами. Вона являє собою інструмент для зняття дуже дрібної стружки, так називаний черв'ячний шевер.

 

Зуби такої фрези зрізують тонкі стружки - "скоблять", утворюючи профіль черв'ячного колеса. Такі фрези застосовуються для кінцевої обробки черв'ячних коліс, що зчіплюються з евольвентнпм черв'яком.

На мал. 297, б зображена фреза, призначена для роботи з тангенціальною подачею. Вона має забірний конус, на якому розташовані зуби, що мають затилування по конусі.

Існують черв'ячні однозубі фрези-летючки (мал. 298). Фрезa-летючка має один зуб, що ріже, виконаний по профілю рейки і вставлений в оправці 2. Фреза дуже проста у виготовленні, але мало виробнича і тому застосовується тільки у випадку крайньої необхідності, коли потрібно нарізати одне чи кілька черв'ячні їх коліс, а звичайну черв'ячну фрезу виготовити складно. Широке поширення одержали черв'ячні фрези, в основу конструкції яких покладена архімедова гвинтова поверхня (унаслідок простого виготовлення точного архімедового черв'яка).

Вихідними даними для проектування цих фрез є модуль т; число заходів черв'яка п; середній діаметр черв'яка D_cp; кут зачеплення, do; максимальне число h₂ зубів черв'ячного колеса; висота ніжки зуба черв'ячного колеса і черв'яка h₁.

Розберемо розрахунок основних елементів черв'ячної фрези в тому порядку, у якому він звичайно виробляється.

Визначення ділильного діаметра Dt. Нам відомий середній діаметр D_cp черв'яка. Необхідно врахувати, що фреза повинна переточуватися, тому діаметр Dt приймають більше середнього діаметра D_cp черв'яка на величину запасу на переточування. Цей запас установлюється до (0,1-0,05) m, тобто Dt = D_cp + (0,1 ¸ 0,05)m (чим більше модуль, тим менше відносний запас [121]).

Кут нахилу канавок на розрахунковому діаметрі визначається ю формулі

де m - модуль;

п - число заходів черв'яка.

Висота голівки зуба h₁ фрези повинна дорівнювати висоті h₂ ніжки зуба черв'ячного колеса. Висота ніжки зуба h₂ фрези повинна дорівнювати висоті h₁ ніжки черв'яка. Повна висота профілю h = h₁ + h₂.

Осьовий крок t_oс від зуба до зуба повинний відповідати осьовому кроку черв'яка і може бути підрахований по формулі

t_oс = pт.

Якщо черв'як багатозахідний, то осьовий буде дорівнювати осьовому кроку, помноженому на число заходів, тобто

t = p×т×п = t_oc×n

Радіуси заокруглення голівки r₁ і ніжки r₂ зуба фрези приймаються по профіл. вихідної рейки для черв'ячної передачі (профіль вихідної рейки повинний бути заданий при проектуванні).

Зовнішній діаметр фрези повинний складатися з ділильного діаметра і двох висот голівки:

De = Dt + 2h₁

Задній кут a₁ на вершині зубів знаходимо виходячи з мінімального кута a_х у нормальному перетині:

Число міжзубих канавок визначаємо по формулі

Після такого попереднього розрахунку варто вичертити зуб фрези і переконатися в правильності прийнятого числа зубів.

Крок гвинтових канавок Sк визначається так само, як у черв'ячних фрез для циліндричних коліс, по формулі

Sк = p×Dt×ctgw.

Кутом канавкової фрези V спочатку задаються, а потім перевіряють його спробним кресленням западин. Звичайно кут V коливається в межах 22-30°.

Величину затилування К. можна знайти по формулі

де a звичайно дорівнює 8-12°.

Якщо профіль фрез шліфується, варто робити подвійне затилування; К₁ = (1,2-1,3)К. Глибину Н канавки можна визначити по формулі

Радіус заокруглення r дна канавки фрези задається з конструктивних розумінь. Можна використовувати для розрахунків формулу

Кут j_х нахилу верхніх ділянок профілю до осі фрези розглядаємо в осьовому перерізі. Перш ніж визначити кут j_х, розглянемо, які особливості вносить затилування в побудову профілю зуба в осьовому перерізі.

На мал. 299 показана схема затилування бічних сторін профілю зубів черв'ячної фрези. Різець, початківець затилування першого зуба в точці D₁ при обертанні фрези і переміщенні затилованого супорта, повинний за один оборот фрези зайняти положення, показане пунктиром; при цьому крапка D₁ переміститься в положення D₂.

На мал. 299, а показана січна площина, що проходить через вісь фрези. Тому що кожен зуб фрези повинний бути затилований по архімедовій спіралі, та завдяки наявності гвинтових канавок з кутом w точка D₃ ближче до осі фрези, чим крапка D₁. Отже, кожен зуб фрези буде знаходитися в різних стадіях затилування, і в перетині осьової площини вершини зубів будуть нахилені під кутом j_х до осі фрези.

Кут j_х визначимо по формулі

де sк - крок канавок фрези;

К - величина затилування фрези;

z - число зубів фрези.

Кути профілю a_пр і a_лів (правої і лівої сторони) визначаються в такий спосіб. На мал. 299, б суцільними лініями показана сторона профілю черв'яка з кутом a₀. Коли площадки зубів будуть нахилені по кутом j_х, спотвориться і весь профіль. Крапка А переміститься в положення А'; крапка В - у положення В', але осьовий крок t_oс як у першому, так і в другому випадку залишиться постійним.

Звідси можна знайти наступні співвідношення.

Для правої сторони профілю відрізок

Підставивши знайдені довжини відрізків, одержимо.

Після скорочення одержимо

сtga_np = ctga_o - tgj_x

Для лівої сторони профілю одержимо відповідно

сtga_лів = ctga_o + tgj_x

По цих формулах визначаються кути a_пр і a_лів. Ці кути повинні бути проставлені на кресленні осьового переріза затилувального зуба.

Висота h'_l головки зуба в осьовому перерізі

h'₁ = h₁ cosj_x

Товщина S' зуба на початковому діаметрі

Кут j_я заборного конуса фрези

де m - модуль;

R - зовнішній радіус черв'ячного конуса.

Довжина l₂ заборного конуса

l₂ = h₁× ctgj₃,

Довжина L₁ робочої частини фрези

L₁ = l₂+h×ctga_o+t_oc

Інші елементи фрези (загальна довжина, тип кріплення, номер конуса і т.д.) повинні бути ув'язані зі шпинделем зубофрезерного верстата, на якому виконується робота. Рекомендується при цьому викреслити в масштабі два положення деталі (на початку і наприкінці нарізування), викреслити фрезу і графічно визначити всі інші її елементи.

Насадні фрези дешевше, і тільки в тих випадках, коли діаметр фрези малий і не дозволяє робити фрези з отвором, допускається проектування хвостової фрези.