Глава РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

ХХ II ЗУБОРЕЗНОГО ИНСТРУМЕНТА,

РАБОТАЮЩЕГО ПО МЕТОДУ ОБКАТА

ЧЕРВЯЧНЫЕ ЗУБОРЕЗНЫЕ ФРЕЗЫ

Прежде чем рассмотреть отдельные элементы конструкции
червячных зуборезных фрез, разберем типы червяков, на которых
построены профилирование и расчет червячных фрез для эволь-
вентиого зацепления. Боковая поверхность витка червяка является

винтовой поверхностью, образующейся в результате винтового
движения отрезка прямой линии.

На рис. 289,а показана винтовая поверхность, которая. обра-
зуется, если прямую АВ, проходящую через ось червяка и на-
клоненную под некоторым углом к оси, вращать вокруг оси и
одновременно (за каждый оборот) перемещать равномерно вдоль
оси. Червяк, боковые поверхности которого образованы таким
образом, носит название архимедова червяка; признаком его яв-
ляется образующая прямая линия, проходящая через ось червяка.

340

541

В сечении боковой поверхности червяка плоскостью, перпенди-
кулярной к оси, получается архимедова спираль. Поверхностью
червяка может быть и винтовая поверхность, образованная при
движении прямой линии АВ, не проходящей через ось червяка
(рис. 289,б).

Представим себе некоторый цилиндр радиуса r ₀ , линию АВ
направим по касательной к боковой поверхности цилиндра. Угол
наклона _ этой линии по отношению к плоскости, перпендикуляр-
ной к оси цилиндра, возьмем равным углу подъема _ винтовой
линии на цилиндре радиуса r ₀. Тогда в результате винтового
движения линии АВ получается винтовая поверхность, которая
носит название эвольвентной винтовой поверхности, потому что
в сечении плоскостью, перпендикулярной к оси, получается эволь-
вента. Цилиндр радиуса r ₀ называется основным цилиндром вин-
товой эвольвентной поверхности.

Третья винтовая поверхность, показанная на рис. 289,в, имеет
прямолинейный профиль в нормальном сечении витка (или впади-
ны) с углом подъема  _d винта к оси на делительном цилиндре.
В сечении плоскостью, перпендикулярной к оси, третий тип чер-
вяка дает удлиненную эвольвенту.

Червячная фреза представляет собой тот же червяк, но в от-
личие от последнего фреза имеет режущие кромки. Червячные
фрезы, как и червяки, также могут быть трех типов: архимедовы
(с прямолинейным профилем в ocевом сечении), эвольвентные и,
наконец, фрезы с прямолинейным профилем в нормальном сече-
нии (по витку или впадине) ¹. Архимедовы и эвольвентные чер-
вячные фрезы изготовляются в основном для фрезерования чер-
вячных колес, причем первые из них — архимедовы червячные
фрезы — получили большее распространение, так как их проще
изготовлять, чем эвольвентные фрезы.

Червячные фрезы с прямолинейным профилем в нормальном
сечении получили широкое распространение для фрезерования
цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями, и до
настоящего времени они являются основным типом фрез для
фрезерования цилиндрических колес. Наряду с этим для фрезе-
рования цилиндрических колес находят применение архимедовы
червячные фрезы с прямолинейным профилем в осевом сечении
и даже с прямой канавкой.

Кроме указанных типов цилиндрических червяков и червячных
фрез, применяются конические червяки и конические червячные
фрезы, глобоидальные червяки (образованные не на прямом цилиндре,
а на глобоиде) и глобоидальные фрезы для их изготовления.

Черновые червячные фрезы делаются с пониженной точностью,
часто с нешлифованным профилем зуба. Для повышения произвo-

¹ Применяются также и червячные фрезы, в основу которых положены другие,
так называемые нелинейчатые поверхности.

дительности черновые фрезы иногда делают двухзаходными. При
увеличении числа заходов фрезы в определенное число раз во
столько же раз должно увеличиваться число оборотов нарезаемо-
го колеса. Однако практика показывает, что повышение произво-
дительности при применении двухзаходyных фрез сравнительно
невелико (до 20%), так как с увеличением угла наклона канавок
резко ухудшаются условия резания на боковых сторонах профиля
и приходится снижать подачу. Применение трехзаходных фрез
совершенно не оправдывается.

Чистовые червячные фрезы, как правило, изготовляются одно-
заходными, с прямолинейным профилем в нормальном или осевом

сечениях. Габариты и технические условия на фрезы даны в
ГОСТе 9324—60.

Особо точные (прецизионные) червячные фрезы отличаются
от чистовых особой тщательностью выполнения, жесткими допу-
сками и увеличенным диаметром (увеличение диаметра приводит
к повышению точности профиля фрезы).

Сборные червячные фрезы со вставными гребенчатыми ножами
изготовляют в целях экономии быстрорежущей стали. Корпус этих
фрез изготовляется из конструкционной стали, а гребенчатые но-
жи — из быстрорежущей стали. Имеется много конструкций сбор-
ных червячных фрез. Фреза со вставными гребенками крупного
модуля (т == 10¸36 мм) показана на рис. 290. В корпусе 1 фрезы,
изготовленном из конструкционной стали (рекомендуется приме-
нение хромистой стали 40Х), профрезеровапы клиновидные пазы,
суживающиеся к центру (уклон 1 : 10). В пазы запрессованы гре-
бенчатые ножи 2 из быстрорежущей стали. На обоих торцах фре-
зы проточены буртики, причем концы запрессованных ножей вы-
ступают с обеих сторон корпуса и протачиваются совместно с кор-
пусом. На эти буртики насаживаются боковые кольца 3 в нагре-

312 ■

343

том виде (при температуре 300⁰ С). Остывая, кольца сжимаются
и наподобие обруча охватывают буртики с гребенчатыми ножами.
После остывания получается монолитная, очень прочная конструк-
ция; фреза по прочности ничем не отличается от цельной фрезы.
Эта конструкция дает надежное, хорошее крепление, но не позво-
ляет производить смену ножей.

В целях создания рациональных задних углов на боковых ре-
жущих кромках (до 10°) ВНИИ предложена конструкция червяч-
ной сборной фрезы с острозаточенными зубьями (рис. 291). В кор-
пус 1 фрезы вставляются комплекты зубьев 2, которые, с одной
стороны, плотно прижимаются к сухарям 3 привернутыми винта-
ми 4, с другой стороны, крепятся зажимными винтами 5. Режущие
зубья отдельно от корпуса шлифуются в специальных приспособ-
лениях. При этом образуются плоские (или близкие к плоским)
задние поверхности. Увеличенные задние углы способствуют по-
вышению стойкости по сравнению с обычными фрезами. Фрезы
допускают до 15 переточек, после чего может быть поставлен но-
вый комплект зубьев. Применяются также фрезы для предвари-
тельного нарезания зубьев колес под шевингование с большими
подачами (до 10 мм /об).

На рис. 292 показана схема червячной чистовой однозаходной
насадной фрезы со всеми конструктивными элементами и профиль
ее зуба в нормальном сечении.

На рисунке t_n — шаг профиля зуба в нормальном сечении;
t_oc — шаг профиля в осевом сечении; _n— угол профиля в нор-
мальном сечении; S_n — толщина зуба в нормальном сечении; h —
высота зуба; h ₁ и h ₂ — соответственно высота головки и ножки
зуба; D_e — наружный диаметр фрезы; D — диаметр отверстия
фрезы; D_t — расчетный диаметр делительного цилиндра;  — угол
наклона винтовых канавок (обычно равен углу подъема витков
червяка  на делительном цилиндре); S_K — шаг винтовых канавок;
v — угол канавочной фрезы; r — радиус закругления впадины;
H — глубина канавки; ₁ — задний угол; — передний угол; К и
K ₁ — величина затылования; D ₁ — диаметр буртиков.

Перейдем к определению основных конструктивных элементов
Фрезы в том порядке, в каком производится расчет червячных
фрез.

Определение профиля в нормальном сече-
нии. Профиль фрезы в нормальном сечении (рис. 292) должен
соответствовать рабочему контуру рейки, которой производится
обработка нарезаемого колеса. Данные, относящиеся к профилю,
будут следующие.

Модуль т является исходной величиной при проектировании
червячной фрезы. Если фреза предназначена для нарезания ци-
линдрических колес с прямыми зубьями, модуль будет в точности
соответствовать модулю колеса в торцовом сечении. Если фреза
предназначена для цилиндрического колеса с косыми зубьями,

344

345

модуль принимается равным модулю зубчатого колеса в нормаль-
ном сечении.

Угол профиля _n в нормальном сечении может быть принят
равным углу ₀ зацепления колеса. Однако это не совсем точно.
Теоретические расчеты показывают, что точность фрез увеличи-
вается, если принимать корректированный угол. В. Л. Шишков
предлагает корректировку угла _n в зависимости от угла подъема
витков червяка т на делительном цилиндре (для ₀ = 20°) (табл. 29).

Высота головки зуба h ₁ Таблица 29 фрезы определяется по фор-
муле h ₁ = 1,25m, т.е. берет-
ся равной высоте ножки
зубчатого колеса.

Высота ножки зуба h₂фрезы принимается (с уче-
том зазора между наруж-
ным диаметром заготовки
и впадиной червячной фре-
зы) равной 1,25 т.

Полная высота зуба
h = h ₁ + h, таким образом,
для нормального ( = 20°)
зацепления по стандарту
равна 2,5 т.
Шаг t_n должен быть оавен шагу нарезаемого колеса при на ре-
зубьями; для колес с косыми зубьями

зании колес с прямыми

шаг t_n должен быть равен шагу колеса в нормальном сечении

Толщина S_n зуба в нормальном сечении

Зуб червячной фрезы имеет закругления у вершины и впадины:
радиус у вершины r ₁ = (0,25 ¸ 0,3) т, радиус у впадины
r ₂ = (0,2 ¸ 03) т. Если профиль должен быть фланкированным, то
даются соответствующие элементы фланкирования.

Таким образом определяются все элементы стандартного
( = 20") профиля в нормальном сечении. Если зубчатое колесо
имеет специальный или корригированный профиль, то соответст-
венно должны быть взяты другие элементы профиля; эти элемен-
ты обычно указываются в рабочем чертеже зубчатого колеса.

Существует два принципиально различных метода профилиро-
вания и измерения профиля фрез: в нормальном сечении (как было
описано выше) и в осевом сечении. Более точно можно спрофили-
ровать фрезу, измеряя профиль в осевом сечении [1181 В ГОСТе
9324—60 лап такой метод проверки и профилирования наравне
с методом проверки и профилирования в нормальном сечении.

О п р е д е л е н и е н а р у ж и о г о диаметра ф р е з ы.
Чем больше наружный диаметр фрезы D_e, тем меньше будут сказы-
ваться ошибки профилирования, тем большим можно принять

диаметр оправки и меньше будут вибрации при нарезании. Но,
с другой стороны, увеличение диаметра фрезы приводит к излиш-
нему расходу быстрорежущей стали и (при одинаковой скорости
резания) снижает производительность фрезы. Для червячных
фрез наружный диаметр принимают по ГОСТу 9324—60.

Выбор наружного диаметра D_e , диаметра отверстия d и числа
зубьев z следует производить по данным табл. 30, где приведены
значения наружного диаметра чистовых червячных фрез, обеспе-
чивающие необходимую точность колес.

Таблица 30
Значения основных размеров червячных зуборезных фрез

Фрезы цельные прецизионные класса АА обеспечивают устой-
чивую обработку колес 7-й степени точности (ГОСТ 1643—56).

Фрезы цельные и сборные общего назначения класса А обеспе-
чивают колеса 8-й степени точности; класса В — 9-й степени точ-
ности и класса С — 10-й степени точности.

Общая длина L и длина рабочей части L₁фрез принимаются
по ГОСТу 9324—60.

В основу расчета длины рабочей части фрезы положено следую-
щее соображение: длина рабочей части фрезы должна быть не меньше
длины проекции линии зацепления на начальную прямую рейки.

Проекция линии зацепления l _зац рейки равна (рис. 293)

l _зац = hctg _ Считают, что фреза может быть переставлена после небольшо-
го притупления вдоль оси минимум на один шаг. Кроме того, один

345

347

крайний виток фрезы не может участвовать в работе. Итак, мини-
мальная длина фрезы составит L =hctg20°+t . Подставив значения
ctg20°и округляя, получим L₁_min = 10 m, т. е. длина рабочей части
фрезы должна быть не менее 10 т. Чем больше длина рабочей
части, тем больше перестановок можно делать, поэтому у фрез
мелких модулей длина L₁делается больше L ₁ _min, а у фрез круп-
ных модулей она близка к мини-

Кол есо ' муму-

Задние углы фрезы по вершине

и боковым сторонам профиля раз-
личны.

Можно определить задний угол
a_х по боковой стороне профиля в
нормальном сечении к режущей
кромке по формуле

где  — угол наклона режущей
кромки к торцовой пло-
скости фрезы.
Применительно к червячной
фрезе угол  есть не что иное,
как угол зацепления _. Следовательно, задний угол _х у червяч-
ной фрезы в нормальном сечении может быть определен из фор-
мулы

tg_x = tg_ sin ₀ .

Приняв минимальный задний угол _х = 4°, получим необходи-
мый задний угол _ = 11 ¸ 12° (при ₀ = 20⁰). Исходя из этого угла
a₁рассчитывается величина затылования К по формуле

Если, фрезы с нешлифованным^ профилем, го затылование про-
изводят резцом; у фрез со шлифованным профилем для обеспе-
чения выхода шлифовального круга делают двойное затылование.
Величина K₁ второго затылования принимается по формуле
К₁ = (1.2¸1,7)/(.

Важным элементом фрезы является расчетный диаметр дели-
тельного цилиндра D , (см. рис. 292). Прежде чем определить D_t ,
рассмотрим червячную фрезу. В основе ее конструкции положен
червяк, и D , будет соответствовать диаметру делительного цилин-
дра этого основного червяка. Но новая и переточенная фрезы
имеют различный наружный диаметр. Следовательно, новая и пе-
реточенная фрезы будут иметь также соответственно разные диа-
метры делительной окружности D_t ₁ и D_t ₂ .

Для расчета фрезы принимают некоторый средний между
ними делительный диаметр D_t , определяемый^ по формуле

D_t = D_e — 2h₁ — 0,3K.

Угол  подъема винтовой линии на делительном цилиндре мо-
жет быть рассчитан по формуле

где т — модуль зубчатого колеса.

У червячных фрез с целью обеспечения одинаковых передних
углов и одинаковых условий резания на обеих сторонах зуба меж-
дузубые канавки делают с углом наклона, равным углу подъема
винтовой линии, т. е. направление канавок принимают нормаль-
ным к направлению резьбы червяка.

Направление винтовых канавок обратно направлению нарезки
червяка: если червяк правый, канавки левые, и наоборот. Шаг
винтовых канавок S_K (часто его называют также «ход винтовых
канавок») определяется по формуле

Опыты исследователей, а также длительная работа заводов
(«Фрезер» и др.) показали полную возможность замены винтовых
канавок при небольших углах т (не превышающих 5°) прямыми
стружечными канавками ( — 0°), направленными вдоль оси фре-
зы. У таких фрез профиль измеряется по передней поверхности
вдоль оси фрезы. Угол профиля при 20° зацепления корректирует-
ся по формуле

ctg = ctg20°cos.

Фрезы с винтовыми и с прямыми канавками на зубофрезерном
станке устанавливаются под углом . Поэтому фрезы всегда должны
иметь клеймение с указанием расчета угла .

На чертеже фрезы должен быть обязательно указан шаг профиля
зуба в осевом сечении (необходимый при изготовлении фрезы), который
можно найти по формуле

Определение элементов канавки и угла v канавочной фрезы лучше
всего производить после прочерчивания зуба фрезы. Глубина канавки
Н = h + К + z . Угол v канавочной фрезы принимается равным
22—25°.

Технические условия на изготовление червячных чистовых фрез
для цилиндрических колес предусмотрены ГОСТом 9324—60. Допуски
на отдельные элементы фрез (угол профиля, шаг и т. д.) принимаются

548

349

различные а зависимости от класса точности фрез. В ГОСТе 9324—60
имеются четыре класса точности фрез: АА, А, В и С.

В связи с необходимостью-у фрез (классов А и В и более точных)
шлифовать профиль и получать высокую точность приходится фрезы
изготовлять из быстрорежущей стали Р18, хорошо прокованной,
с карбидной неоднородностью в пределах 3—4-го балла.

Червячные фрезы с твердыми сплавами.
В последнее время в связи с развитием скоростных методов обработки
ведутся экспериментальные научно-исследовательские работы по
созданию червячных фрез, оснащенных твердыми сплавами. При-
менение таких фрез может дать большой производственный эффект.
Разработана червячная фреза с цельными твердосплавными гребен-
ками, закрепляемыми клиньями и кольцами. В опытной конструкции
фрезы ВНИИ используются вставные острозаточенные зубья, осна-
щенные пластинками твердого сплава, которые закрепляются в кор-
пусе. Однако до сих пор не освоено широкое изготовление таких
фрез. В приборостроении нашли применение цельные твердосплавные
фрезы мелких модулей (т = 0,1¸1,0 мм) из твердого сплава ВК.6М,
ВК8М и ВКЮМ.

§ 2. ЧЕРВЯЧНЫЕ ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
КОЛЕС С ЗАЦЕПЛЕНИЕМ НОВИКОВА

Зубчатые передачи с высокой несущей способностью были разработаны в СССР
д-ром техн. наук М. Л. Новиковым. Зацепление (рис. 294) представляет собой выпук-
ло-вогнутое кругловинтовое зацепление с начальным касанием в точке или по линии,
расположенной в торцовом сечении колес.

Передача Новикова между параллельными осями может быть выполнена только
косозубой или шевгозной фрезой с углом _d = 15¸ 30°. Выпуклый зуб делается
на шестерне (с меньшим числом зубьев), вогнутый — на колесе (с большим числом
зубьев). При расчетах определяется нормальный модуль колес т_п. Для нарезания
могут быть использованы почти все инструменты, применяемые для обработки зубьев
эвольвентных передач. Однако чаще всего применяются червячные фрезы.

Профиль зубьев передач Новикова должен иметь круговую форму в торцовом
сечении колеса. Следовательно, профиль зубьев инструмента должен иметь круговую
форму в осевом сечении фрезы. Такое профилирование инструмента требует изготов-
ления специальных фрез для каждого угла наклона зубьев колеса.

В настоящее время принято профиль зуба инструмента очерчивать по дуге
окружности в нормальном сечении зубьев с учетом, что после первоначальной при-
работки колес зацепление выправляет все неточности, связанные с приближенным
профилированием фрезы.

350

Проектирование червячных фрез для нарезания колес зацепления Новикова
аналогично проектированию червячных фрез для цилиндрических колес эвольвент-
ного зацепления [32].

На рис. 295, а показан исходный контур инструментальной рейки для выпуклых
зубьев (нормальное сечение); на рис. 295, б показан исходный контур инструменталь-
ной рейки для вогнутых зубьев (нормальное сечение).

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 174; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 21 22 23 24 252627 28 29 30 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!