Конструкция и геометрия червячных фрез

Профилирование червячных фрез

Кинематика обкатки достаточно сложна: червячная фреза представляет собой винтовую деталь в сочетании с винтовыми стружечными канавками и затылованными задними винтовыми поверхностями зубьев, поэтому режущие кромки зубьев фрезы - пространственные кривые. Профиль зуба фрезы может быть прямолинейным; и аналогичным прямолинейному профилю инструментальной рейки только у незатылованной червячной фрезы с углом подъема нарезки и углом наклона стружечных канавок равными нулю. Чем больше угол подъема нарезки, тем больше профиль зуба фрезы будет отличаться от рейки.

Для сравнительно небольших углов 2-5° профили фрезы и рейки отождествляются, то есть предполагается, что фреза и обрабатываемое зубчатое колесо осуществляют зацепление в плоскости, а режущие кромки являются плоскими линиями. Погрешность, получаемая при таком приближенном расчете обычно удовлетворяет практическим требованиям.

В зависимости от червяка, положенного в основу червячной

фрезы при её профилировании, существуют следующие конструкции фрез:

- архимедовы червячные фрезы;

- эвольвентные червячные фрезы;

- конволютные червячные фрезы.

Архимедовы червячные фрезы, имеющие прямолинейный профиль в осевом сечении, применяют обычно для обработки червячных зубчатых колес.

Конволютные червячные фрезы, имеющие прямолинейный профиль в сечении, перпендикулярном направлению нарезки, получили широкое распространение для обработки цилиндрических зубчатых колес с прямыми и винтовыми зубьями».

Эвольвентные червячные фрезы из-за сложности изготовления широкого распространения не получили и применяются очень редко

Профилирование червячных фрез для других видов зацепления (не эвольвентных) осуществляется на основе соответствующих винтовых поверхностей или червяков: циклоидальное зацепление, зацепление Новикова и т.д.

Червячные зуборезные фрезы, работающие методом обкатки, получили широкое распространение из-за следующих своих достоинств:

- высокая точность обработки зубчатых колес (до 6 степени точности)

- универсальность (одной и той же фрезой обрабатываются колеса
с разным числом зубьев);

- высокая производительность (непрерывность процесса).

Червячные фрезы можно классифицировать по ряду параметров:

- по назначению - чистовые и черновые;

- по устройству - цельные и сборные;

- по виду крепления - насадные и хвостовые;

- по числу заходов - однозаходные и многозаходные;

- по конструкции зуба - затылованные и острозаточенные.

Точность червячных фрез регламентирована государственными стандартами, Классы точности чистовых фрез для цилиндрических колес: ААА, АА, А, В, С и D для получения степени точности колес соответственно от 6 до 11.

Основные конструктивные элементы червячной зуборезной фрезы (рис. 40):

t_Н- шаг профиля зуба в нормальном сечении;

S_Н - толщина зуба в нормальном сечении;

h - высота зуба;

h₁h₂ - соответственно высота головки и ножки зуба;

De - наружный диаметр фрезы;

d - диаметр отверстия фрезы;

L - общая длина;

L₁- длина рабочей части;

D_t- расчетный диаметр делительного цилиндра;

Z - число зубьев фрезы;

τ - угол подъема нарезки;

ω - угол наклона стружечных канавок;

t_оe- осевой шаг нарезки;

S_k - шаг стружечных канавок;

V - угол впадины стружечной канавки;

z - радиус закругления дна впадины;

Н - глубина канавки;

α - задний угол;

К и К₁ - величины затылования;

D₁ - диаметр буртиков.

Исходными данными для проектирования червячной зуборезной фрезы являются:

- нормальный модуль - m;

- угол профиля (зацепления) в нормальном сечении - α_д;

- тип рейки (черновая или чистовая фреза, фланкированное зацепление и т.д.).

Ряд величин при проектировании фрезы выбирается из стандартов

и справочных источников в зависимости от модуля: De; α; Z; V; z; D₁.

Остальные величины подсчитываются.

Шаг профиля зуба в нормальном сечении фрезы должен быть равен шагу нарезаемого колеса:

t_N = π·m

Толщина зуба в нормальном сечении для чистовой фрезы:

S = t_N/2

При расчете черновой фрезы необходимо учесть припуск на чистовую обработку, то есть:

S = t_N/2 - ∆

Высоты зуба определяются по следующим формулам:

h₁ = 1.25·m, h₂ = 1.25·m, h = h₁+h₂ = 2.5·m.

Длина рабочей части фрезы должна быть не меньше проекции линии зацепления на начальную прямую фрезы, а с учетом её рациональной эксплуатации (перестановка вдоль оси и поворот для равномерного износа зубьев) несколько больше:

где R_ek и R_ik- наружный и внутренний радиусы наибольшего, нарезаемого этой фрезой зубчатого колеса. Окончательно длина рабочей части устанавливается после сравнения с рекомендуемой стандартом.

Величина затылования определяется по величине заднего угла на вершине зуба фрезы

α = 11 12°:

K = π×D_e×tgα/Z;

предварительное затылованне в случае шлифования профиля фрезы:

Расчетный диаметр делительного цилиндра:

D_t = D_e- 2.5m - 0.25K.

Угол подъема нарезки:

Для создания одинаковых условий резания на боковых сторонах зуба фрезы угол наклона стружечной канавки делают обычно равным углу подъема нарезки:

ω = τ.

Для настройки станков (токарного, затыловочного, фрезерного) необходимо знать осевой шаг нарезки фрезы и шаг винтовой стружечной канавки:

;

S_K = π×D_t/tgτ.