Конструювання зубонарізного інструменту, який робить по методу копіювання.

[Література (2) с.304...320]

 

Студенти повинні знати: конструювання і розрахунок зубонарізного інструменту, який нарізає зубці за методом копіювання.

Студенти повинні вміти: розрахувати дискові і пальцеві модульні фрези.

 

Дискові модульні фрези.

Пальцеві і дискові модульні фрези - часні випадки фасонних фрез з затиловочними зубами і основні елементі їх визначаються в залежності для фасонних фрез з затилованими зубами.

Висота затилованого профілю фрези h застосовано до модульних фрез, визначається розмірами впадини зубів колеса. Профіль зуба дискової модульної фрези для фрезерування циліндричних коліс з прямим зубом в точності співпадає з профілем впадини колеса (рис. 1) складеного із робочої ділянки - зуба BE (відрізок евольвенти) і неробочої ділянки - зуба О₁В, обмеженої перехідною кривою.

Для обчислення координат точок евольвентної дільниці зуба помістимо початок координат в центр зубчастого колеса. Вісь OY сполучаємо з віссю симетрії профілю впадини. Координати х і у любої точки М профілю фрези визначають за формулою:

на кут d_х, як видно на рис. 1, визначиться як сума двох кутів:

d_х = d_о - q_х,.

В свою чергу, q_х визначиться з умов утворення евольвенти як розвертки кола, при якому довжина відрізка МА повинна бути рівна довжині відповідної дуги ВА, тобто МА = ВА, але

(кути в радіанах);

тоді:

або:

Вираз tga_х - a_х, позначається inva_x і називається інволютою. Інволюта для кутів a_х визначається в радіанах.

Таким чином, підставив в формулу вираз q_х отримаємо:

d_х = d₀ + inva_x.

Координати х і у любої точки евольвенти можна визначити вирішивши рівняння:

Для розрахунку кутів a_х використовуємо залежність:

Радіус основного кола:

Оскільки при визначенні профілю зуба фрези необхідно знайти координати ряду точок, а розрахунки дуже трудоємкі, то для прискорення розроблені таблиці, по яким можна просто і швидко знайти координати точок профілю фрез для нормального зачеплення з кутом 20°.

В розрахунки, які зв'язані з визначенням профілю для різних коліс одного і того ж модуля, входить число зубів колеса, тому необхідно мати дискову модульну фрезу для кожного профілю впадини. Проте застосувати велику кількість фрез дуже дорого, тому можливо приймати одну і ту ж фрезу для нарізання коліс з найближчим числом зубів. Неточності профілю, отримані при цьому, приймаються, звичайно, в границях допусків коліс. Для нарізання зубів неточних коліс (особливо з невеликими модулями) числа зубів нарізаємих коліс, починая від 12 і до нескінченності (число зубів рейки можливо рахувати рівним до нескінченності), розбиті на вісім груп.

Фреза визначеного номера нарізає колеса зубів, лежащих в границях:

 

Номер фрези
Число зубів	12-13	14-16	17-20	21-25	26-34	35-54	55-134	135 і більше

 

Такий набір із 8 фрез називається основним набором і використовується для модулей менше 8. Для великих модулей (до 16) розбивають усі числа зубів не на 8, а на 15 номерів, а для коліс з великими модулями - на 26 номерів. Розрахунок координат профілю фрези, які нарізають зубчасті колеса з визначеною границею числа зубів, виробляють по найменшому числу зубів. Наприклад, профіль фрези № 6 повинен бути розрахований по впадині шестерні, яка має 35 зубів.

Розраховувати профіль по максимальному числу зубів 54 не можна, так як помилки в зачеплені можуть привести до заклинювання зубів з’єднаних коліс, при розрахунку по мінімальному числу зубів заклинюванню неможливо.

Практично буває важко виготовити точний шаблон за координатами, і тоді замінюють евольвентний профіль дугами кола. Але при такій заміні розрахунком повинні бути перевірені отримані неточності і вони повинні вкладатися в допустимі відхилення профілю зубчастих коліс.

На рис. 2 дано повний профіль дискових модульних фрез Тип І відповідає формі профілю для фрез з № 1 до 2. В цьому випадку профіль утворюється евольвентною ділянкою СЕ, ділянкою прямої лінії СВ і дугою кола АВ.

Тип II відповідає формі профілю для фрез від № 3 до 7; профіль складається з евольвентної ділянки BE, дуги кола ВА, прямолінійної ділянки АО.

Тип III відповідає формі профілю фрез вище № 7. Профіль складається з евольвентної ділянки ЕМ, прямолінійних ділянок MB і АО і дуги кола ВА.

Рекомендовані координати перехідних ділянок наводяться у відповідних нормалях.

Дискові модульні фрези діляться на чорнові (для попередньої прорізки зуба) і чистові (для остаточної обробки впадини зуба). Чернові фрези для покращення умов різання проектуються з попереднім кутом 8 - 10°, так як неточності профілю не мають значення при чорновій обробці впадини.

Чистові фрези розраховуються для зняття невеликого припуску, але у цих фрез повинен бути точний профіль, тому передній кут g приходиться робити рівним нулю і заточувати зуб по передній поверхні радіально.

Конструктивні елементи дискової модульної фрези (рис. 3) - зовнішній діаметр D, діаметр отвору d і число зубів z - слід вибирати по ГОСТ 10996 -64 (табл.. 1).

Величину затилування К визначають по формулі:

і округлюють до значення затиловочних кулачків (цілі числа). Кут a_b приймають таким, щоб забезпечити на бокових сторонах профілю кути a_х не менше 3° за формулою:

Таблиця 1.

Основні розміри дискових модульних фрез.

 

Модуль в мм	1-1,25	1,5	1,75-1,25	2,5	2,75-3	3,0-3,25	3,75-4,0	4,25-4,5		5,5		6,5-7
D в мм d в мм z

 

Кут j_м для любої точки утворюється між дотичною до профілю в цій точці і віссю фрези.

Конструкція зубів дискової зубонарізної фрези показана на рис.3, а - без підфрезеровки, а на рис. 3, б - з підфрезеровкою. Висота зуба Н визначається за формулою:

Н» h_пр + K + r (рис.3, а)

орієнтовно:

Н = h_np (рис. З, б)

В формулі входить висота профілю h_np, визначена після розрахунку і побудови профілю фрези. Кут u і радіус г впадини визначаються по тим же формулам, що і для затилування фасонних фрез. Ширина фрези В визначається при розрахунку координат Хк профілю фрези (рис. 2): В = 2х_к.

Після розрахунку елементів конструкції фрези рекомендується викреслювання виробів в масштабі. При цьому повинні дотримуватися наступних співвідношень: товщина m тіла фрези в самому небезпечному січенні над шпонкою повинна бути не менше 0,35d (де d - діаметр отвору фрези) ширина С зуба в основі повинна бути не менше 0,75Н.

Чорнові модульні фрези великих моделей виготовляються зібраними, зі вставними ножами, із швидкоріжучої сталі Р18 або Р9. Чорнові фрези для мілких і великих модулей повинні мати на бокових ріжучих кромках стружкороздільні канавки. Допуски на цільні чистові дискові модульні фрези встановлюються технічними умовами по ГОСТ 1678 - 53. Чистові фрези виготовляються із швидкоріжучої сталі Р9.

Дискові модульні фрези виготовляються з не шліфованим профілем зуба, проте у фрез із швидкоріжучої сталі можна шліфувати профіль зуба. Для полегшення шліфування можна робити зуб з подвійним затилуванням. Пальцеві модульні фрези.

Пальцеві модульні фрези використовуються для фрезерування профілю прямозубих і косозубих зубчастих коліс великого модуля (починаючи з модуля 10 і вище). тоді, коли не можна нарізувати колесо черв'ячною фрезою. На рис.4 показані пальцеві зубонарізні чорнові і чистові фрези.

Чистова пальцева фреза виготовляється з кутом g = 0 тобто з радіальною передньою поверхнею. Профіль зуба такої фрези в осьовому перерізі повинен в точності співпадати з профілем впадини колеса, якщо оброблюєме зубчасте циліндричне колесо має прямі зуби. Коли чистова фреза призначена для фрезерування шевронних або косозубих коліс, то профіль трохи відрізняється від профілю впадини. Чорнова пальцева модульна фреза для забезпечення оптимальних умов різання конструюється з переднім кутом g до 8°; вона має також канавки для розділення стружки. Чорнові і чистові фрези виготовляються з затилуванням, але можуть виготовлятися і з гостроконечним зубом, тоді необхідно заточувати їх по профілю.

Чорнові і чистові фрези можуть бути збірними, зі вставними або з привареними ножами.

Пальцеві зубонарізні фрези накручуються на оправки. Поширені дві конструкції центрування і кріплення пальцевих фрез на оправці: з внутрішньою циліндричною виточкою (тип а) і з зовнішньою циліндричною проточкою (тип б).У фрез типа а (найбільше поширені) посадовими місцями являються торець і отвір (рис. 4), а внутрішня різьба нарізується зі значним зазором і не направляє, а тільки забезпечує кріплення фрези. При закріплені на оправку користуються гайковим ключем, для чого є лиски.

Профіль фрез для прямозубих коліс розраховується за формулами, приведеними нижче. У фрез для косозубих коліс приходиться виробляти більш складніший розрахунок, так як пальцева зубонарізна фреза у впадині колеса повинна обробляти гвинтові бокові поверхні зуба колеса і кожна точка фрези стикатися з гвинтовою евольвентою боковою поверхнею зуба в різних площинах.

Зовнішній діаметр фрези D визначається з запасом 3 - 10 мм під порівняння з максимальною абсцисою х_тах профілю (рис. 1), тобто:

D = 2х_max + (3 ¸ 10),мм

Довжина ріжучої частини l_р приймається в залежності від максимальної глибини у_тах профілю з запасом від 3 до 10 мм:

l_р = у_тах +(3 ¸ 10). мм.

Загальна довжина фрези: L = (1.9 ¸ 20)l_р

Діаметр посадочного отвору d₁, діаметр різьби D і остаточні елементи посадочного отвору можуть бути прийняті по нормалям.

Для нормальної роботи фрези важливо мати канавки для стружки достатніх розмірів. Важливо розмістити зуби у тонкого кінця фрези так, щоб, з одної сторони, зберегти міцність зуба, з другої сторони, мати канавки достатньої глибини. При великій різниці між D і d з метою збільшення об'єму канавок для виходу стружки часто приходиться зуби у торцевій частині фрези зрізати через один. Кут впадини стружкових канавок приймають в границях 45 ¸ 60°. Число зубців чистових фрез рекомендується з метою полегшування промірів приймати парним.

На рис. 4 показана чорнова пальцева модульна фреза з більшим об'ємом канавок для виходу стружки.

Затилування пальцевих фрез можна виконувати в трьох різних напрямках (рис.5): радіальне і осьове затилування і затилування під кут.

При радіальному затилуванні (рис. 5, а) вимірювана нормалью до профілю величина К і у всіх точках профілю буде змінною, а при переточках різко змінюватися також діаметр, і це призводить до перекрученого профілю впадини, тому радіальне затилування приймається тільки для чорнових фрез.

При осьовому затилуванні (рис. 5, б) трохи кращі умови в відношенні постійного заднього кута, так як зміна величин К і затилування в різних точках в радіальному направлені направлено так, що частково компенсує різницю в діаметрах. При осьовому затилуванні в точках, де лінія профілю паралельна осі фрези або нагнута до неї під малим кутом, отримуємо малу величину заднього кута.

При затилуванні під кутом t = 10 - 15° до осі фрези (рис. 5, в) задній кут a залишається майже постійним, так як зміна величини К₁ затилування компенсує різницю в діаметрах і затилуванні для чистових фрез.

Питання для самоперевірки

 

1. По якій поверхні переточують дискові модульні фрези?

ОСОБЛИВОСТІ РІЗЬБОНАРІЗАННЯ

[Література (5) с.271...284]

 

Студенти повинні знати: різні різьби, різьбонарізання різьбонарізним інструментом.

Студенти повинні вміти: вибрати різьбонарізний інструмент.

 

Різьби і їх конструктивні елементи

Різьбові з’єднання широко застосовують у машинобудуванні. Формоутворення різьбової поверхні здійснюється різноманітними інструментами на верстатах багатьох типів. На цих верстатах обробляють циліндричні і конічні, внутрішні і зовнішні різьбові поверхні. Основний метод утворення різьби — обробка різанням, але застосовують також метод пластичного деформування.

Для обробки різьби різанням застосовують різальні інструменти з інструментальних, швидкоріжучих сталей і твердих сплавів. До цих інструментів відносяться різьбові різці, гребінки, мітчики, різьбонарізні плашки, різьбонарізні голівки, різьбові фрези і т.п. Широко використовується метод формоутворення різьбової поверхні шліфуванням різьбошліфувальними колами (однонитковими і багатонитковими).

Для утворення різних різьбових поверхонь методом пластичного деформування широко використовують накатні ролики і плоскі накатні плашки, а також голівки з накатними роликами.

Різьбові з’єднання широко застосовують не тільки в роз’ємних з'єднаннях, але і для перетворення обертального руху в поступальне (вузли різних металорізальних верстатів, домкрати, мікрометричні гвинти для приладобудування і т.д.). Гвинтова поверхня різьблення утвориться обертальним і поступальним рухами формотворного елемента щодо осі чи заготівки щодо формоутворюючого елемента.

В залежності від призначення різьби вона має різні форми профілю: трикутну, трапецеїдальну, прямокутну, круглу і несиметричну — упорну.

Різьби можуть бути однозаходні і багатозаходні з декількома рівнобіжними витками, а також ліві і праві. Якщо гвинтову поверхню (мал. 19.1, а) розгорнути на площину, то вона перетвориться в гіпотенузу прямокутного трикутника АВС. Катет АС буде дорівнювати довжині окружності, а катет ВС — кроку нарізаїмої гвинтової лінії Р.

Кроком різьби називають відстань між однойменними крапками двох сусідніх витків. Кут підйому гвинтової лінії m — кут між площиною, перпендикулярної осі гвинтової поверхні, і дотичної до напрямку витка. Чим менше кут, тим менше небезпека самовідгвинчування нарізного сполучення. Різьба гвинта (мал. 19.1, б) характеризується зовнішнім діаметром d, внутрішнім діаметром d₁, середнім діаметром dcp, кроком різьби Р, кутом профілю різьби e і висотою профілю t Кріпильні різьби основних видів підрозділяють на метричні і дюймові.

Метричні різьби мають кут профілю e == 60°, вершини виступів зрізані, а дно западин закруглене. Метричні різьби поділяють на різьби з великим і дрібним кроком. Найбільший крок (6 мм) у метричних різьб. У позначення різьби з великим кроком входить індекс М і діаметр різьби (М6, М8 і т.д.). Різьби з дрібним кроком також позначаються індексом М з вказуванням діаметру і кроку різьби (M12´1 і т.д.).

Дюймові різьби мають трикутний профіль з кутом e = 55°, а діаметр їх виміряється в частках дюйма (1" = 25,4 мм). Крок різьби характеризується числом ниток на один дюйм. Дюймові різьби позначається тільки зовнішнім діаметром 1", і т.д. Кожній різьбі відповідає число ниток на 1 дюйм (по довіднику).

 

Нарізання зовнішніх різьб

Для нарізування зовнішньої різьби із кроком до 2 мм використовують плашки.

Плашка по своїх конструктивних особливостях схожа на гайку, виготовлену з інструментальної сталі і має таку ж різьбу, як і нарізуєма. У плашці просвердлено три - вісім стружичних отвора, що перетинають різьбовий отвір (мал. 19.2). При перетинанні стружичних отворів з поверхнею різьби утворяться ріжучі гребінки. Плашки по обидва боки мають фаски, що створюють на гребінках частини, що ріжуть - забірні конуса. Внутрішня циліндрична частина плашки (п'ять-шість витків) утворить частину, що калібрує. Стрижень, на якому нарізають різьбу плашкою, повинний бути трохи меншого діаметра, чим діаметр нарізаємої різьби з урахуванням умов різання і пластичного видавлювання.

Ширина плашки h == 2l₁ + l₂. Тут l₁— довжина забірного конуса; l₁= (t + a) ctg j, де t — висота різьби; а = 0,15...0,4 мм; j— кут забірного конуса; 2j = 40...60°; h — довжина калібруючої частини.

На довжині забірного конуса плашка затиловується, при цьому утвориться задній кут a. На частині, що калібрує a = 0. Передній кут плашки у утвориться стружичними отворами і залежить від їхнього діаметра. Передній кут g на забірному конусі на висоті різьби не повинний перевищувати 10 — 15°. На частині, що калібрує, у круглих плашок передній кут g знаходиться між діаметральною площиною, що проходить через розглянуту крапку леза, і дотичної до передньої поверхні. У круглих плашок g == 10...35° і a == 6...8° на забірному конусі.

Нарізування різьби плашками виробляється за допомогою спеціального власника. Для закріплення плашки у власнику по зовнішній поверхні плашки роблять конічні поглиблення і подовжній паз. Іноді плашки виготовляють регульованими. Для цього плашку розрізають по пазу, що дає можливість регулювати діаметр нарізаємої різьби. Регулювання виробляється з деякими похибками профілю і застосовується для нарізування різьби з невисокими вимогами до точності.

Заточення плашок виробляється по передній поверхні стружичних канавок і затиловочної частини на довжині забірної частини.