Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Червячные зуборезные фрезы



Червячные фрезы применяют для обработки прямозубых и косозубых и шевронных цилиндрических колес, а так же для нарезания зубьев червячных колес с различными видами зацепления. Червячная фреза как инструмент получается из червяка путем прорезания канавок, образующих переднюю поверхность зубьев и пространство для размещения стружки и затылования зубьев для создания задних углов по всему контуру.
По конструктивному выполнению червячные фрезы бывают цельные, насадные и сборные. По виду обработки они подразделяются на черновые ( многозаходные), чистовые и прецизионные. По виду изготавливаются как и все зуборезные инструменты из быстрорежущих сталей(P18,P9,P9K5,P10K5Ф5), а бывают эвольвентные, архимедовы, конволютные для нарезания колес с эвольвентным зацеплением.
Червячные фрезы работают на специальных зубофрезерных станках.
В процессе нарезания фреза и заготовка вращаются относительно своих осей. За один оборот фреза заготовка повернется на 1/ при однозаходной фрезе и на a/ если фреза многозаходная; здесь - число зубьев нарезаемого колеса, а – число заходов фрезы. Кроме того станок имеет движение для врезания инструмента в радиальном направлении к заготовке и движение суппорта для подачи. Подачу осуществляют вдоль оси заготовки при обработке цилиндрических колес в радиальном направлении – при обработке червячных колес или цилиндрических колес узким ободом и в тангенциальном направлении к заготовке- при нарезании червячных колес.
Метод зубофрезерования червячными фрезами является высокопроизводительным и универсальным, получил широкое распространение во всех видах производства для обработки цилиндрических и червячных колес. Обработку производят непрерывно, по методу обработки. В отличии от дисковых и пальцевых фрез одна червячная фреза может обрабатывать колеса с любым числом зубьев данного модуля. Недостатком метода зубофрезерования при осевой и радиальной подачах является ограниченность числа резцов, огибающих профиль зубьев обрабатываемого колеса; вследствие этого шероховатость обработанной поверхности зубьев в ряде случаев высокая. Число резцов, профилирующих каждую боковую сторону зуба изделия,

,

= - число витков фрезы, участвующих в профилировании (зацеплении); - активная длина линии профилирования (зацепления); - шаг между зубьями фрезы и направления линии профилирования, т.е. основной шаг; - число зубьев фрезы. Длина

,
и – соответственно радиусы наружной и основной окружности нарезаемого колеса.

Чем больше число зубьев фрезы и число зубьев колеса , чем меньше угол профиля зубьев фрезы, тем больше огибающих резов.

Червяк на основе которого спроектирована фреза называется основным. В качестве основного, используют червяки с так называемой линейчастой винтовой поверхностью, образованной винтовыми движениями определенно ориентированной в пространстве прямой линии.

Рис 15. Винтовые поверхности

Боковая поверхность витка червяка является винтовой поверхностью, образующей в результате винтового движения отрезка прямой линии.
Рис. 15 а винтовая поверхность, которая образуется, если прямую АВ, проходящую через ось червяка и наколенную под некоторым углом к оси, вращать вокруг оси одновременно (за каждый оборот) перещать равномерно вдоль оси. Червяк, боковой поверхности который образованный таким образом, носит название архимедова червяка; признаком его является образующая прямая линия, проходящая через ось червяка.

В сечении боковой поверхности червяка плоскостью, перпендикулярной к оси, получается архимедова спираль. Поверхностью червяка может быть и винтовая поверхность, образованная при движении прямой линии АВ, не проходящей через ось червяка ( рис 15 б).

В результате винтового движения линии АВ получается винтовая поверхность, которая носит название эвольвентной винтовой поверхности поверхности, потому что в сечении плоскостью, перпендикулярной к оси, получается эвольвента. Цилиндр радиуса основной цилиндром винтовой эвольвентной поверхности.

Третья винтовая поверхность, рим.15 в, имеет прямолинейный профиль в нормальном сечении витка (или впадиной с углом подъема винта к оси на делительном цилиндре. В сечении плоскостью, перпендикулярной к оси, третий тип червяка дает удлиненную эвольвенту.

Архимедоа червяк- в основном сечении имеет прямые стороны профиля, а его торцовые профиль является архимедовой спиралью.

Эвольвентный червяк – имеет в торцевом профиле эвольвенту окружности, прямолинейный профиль червяка находится в плоскости, перпендикулярной и профильной линии винта.

Конволютный червяк - имеет в торцовом профиле удлиненную или укороченную эвольвенту. Прямолинейный профиль червяка находится в плоскости, перпендикулярной к линиям впадин.

Червячная фреза – тот же червяк, но имеет режущие кромки. Червячные фрезы могут быть трех типов: архимедовы с прямолинейным профилем в осевом сечении), эвольвентные и , наконец, фрезы с прямолинейным профилем в нормальном сечении конволютные( по витку и впадине). Архимемедовы и эвольвентные червячные фрезы изготавливаются в основном для фрезерования червячных 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 фрезерования цилиндрических колес находят применение архимедовы червячные фрезы с прямолинейным профилем в осевом сечении и даже с прямой канавкой.

Конструктивные параметры фрезы. При проектировании зуборезных червячных фрез должны быть заданы некоторые параметры зубчатого колеса: модуль m, угол давления на делительном диаметре т.е. угол зацепления , высота зуба h и высота головки зуба (рис 16) Передний угол 10-12

Техн. Данные

1.модуль m

2.число структурных канавок Z

3.угол профиля колеса

4. угол подъема винтовой линии на Д ср

5. угол подъема стружечных канавок

6.направление нарезки (правое)

7.направление стружечных канавок(левое)

8.класс точности

В зависимости от вида и точности обработки колеса выбирают также число заходов фрезы и класс ее точности. Для чистовой обработки применяют однозаходные фрезы, для черновой, предварительной – многозаходные.

Основными конструктивными параметрами червячной фрезы являются диаметр, длина, диаметр отверстия под оправку, число зубьев, форма и направление канавок, размеры профиля зубьев. Наружный диметров фрезы принимается по нормалям и стандартом с учетом паспортных данных зуборезного станка, или задаются углом подъема витков исходного червяка и определяет делений, а затем наружный диаметр фрезы.

При определении диаметра надо учитывать следующие противоречивые обстоятельства: с одной стороны, чем больше диаметр фрезы тем лучше, так как повышается точность и производительность обработки; с другой стороны, с увеличением диаметра фрезы она становится дороже, увеличиваются крутящий момент и длина в резании в заготовку. Для чистовых фрез рекомендуются принимать диаметр больше, чем для черновых, а для прецизионных еще больше, чем для чистовых. ГОСТ 9324-80Е установил диаметры фрез общего назначения m=1÷25 мм от 71 до 305 мм.

Рис. 16 Конструктивные параметры червячной фрезы

При определении диаметра расчетным способом вначале задаются углом подъема витков . Для чистовых фрез =3 , для прецизионных его принимают до 3°.

Рис. 17. К определению соотношения между D и

Рис. 18. Различные сечения зуба фрезы

Из рис 17 видно, что при равенстве

- подача делительной окружности норм-н сечения.

Откуда делительный диаметр

(1)

Наружный и внутренний диаметры
(2)

- высота головки и ножки зубьев фрезы. Обычно они равны 1.25 m и 1.3m
По мере переточки зубьев по передней поверхности диаметры фрезы уменьшаются вследствие наличии заднего угла. При этом будет увеличиваться угол подъема винтовой линии и уменьшатся угол наклонной канавки на длительном диаметре фрезы. Вследствие этого изменяется теоретически необходимый профиль зубьев. Действительный профиль не меняется, остается постоянным при затыловании резцом, когда образующими затыловальных поверхностей являются режущие кромки зубьев фрезы. При шлифовании затылованных поверхностей действительный профиль зубьев по мере переточки будет изменятся. В результате возникает погрешность профиля. Чтобы уменьшилась эта погрешность, у червячных фрез расчетных (рис 18) сечение 0-0 не должно совпадать с начальным сечением 1-0 для новой фрезы. Она отстоит от него на (0.15÷0.25) или на (0.15÷0.25) где и 0- соответственно окружной и угловой шаг между зубьями (канавками) фрезы.

В конечном сечении 2-0, соответствующем окончательно сточенной фрезе ( примерно 2/3 толщины зуба) по сравнению с расчетными уменьшается на 0.5 K.

Величина затылования для однозаходных фрез

Для многозаходных фрех, у которых большой угол ,

.

Диаметр отверстия под оправку d можно рассчитать из условия прочности и жесткости, затем расчетное значение подчинить нормальному ряду диаметров оправок по ГОСТ 9472-70. Ориентировочно диаметр посадочного отверстия d=(0.20÷0.45)

Для повышения жесткости диаметр отверстия надо принимать по возможности большим. После этого необходимо проверить чтобы расстояние между дном и стружечной канавки и шпоночным пазом т.е. толщина стенки фрезы или Длина фрезы L определяется так же, как шлицевой червячной фрезы, т.е. , или

(3) (8.16)
где ,
- осевой шаг между зубьями фрезы; - длина фрезы, находящаяся в контакте с нарезным колесом; - удлинение, необходимое для увеличения долговечности инструмента за счет осевых передвижек по мере изнашивания фрезы.

Ширина Буртика принимается 3-5 мм. Контроль биения фрезы при изготовлении и установке ее на оправку шпинделя зубофрезерного станка.
Из уравнения (3) видно, что чем больше число з.к. нарезания колеса, тем больше длина фрезы Например, для m=5мм, диаметром 5000 мм длина фрезы должна быть около 300мм. Длину фрезы можно уменьшить, если ее сделать с заборным конусом.

Рис. 19. Червячная фреза с заборным конусом

В этом случае не только фреза становится короче, но происходит перераспределение нагрузки на режущие зубья. Делая заборный конус, мы более равномерно распределяем работу резания на другие зубья вдоль оси фрезы. Вследствие этого происходит более равномерное изнашивание инструмента. Длина заборного конуса делается 1.5- 2 шага, а угол =18-30°.
Число зубьев фрезы должно быть по возможности наибольшим. С увеличением увеличивается число резцов, уменьшается шероховатость поверхности, уменьшается толщина срезаемого слоя. Число зубьев насадных цельных фрез ограничивается условиями затылования, а сборных – условиями крепления зубьев. Для червячных фрез обычной точности принято = 12÷9, для прецизионных для сборочных затылочных =10÷8.

Канавки, образующие переднюю поверхность зубьев и пространство для размещения стружки, могу быть винтовыми, перпендикулярными витками зубьев фрезы на делительном диаметре в расчетном сечении, и прямыми, проходящими через ось, если передний угол , или параллельными оси, угол .

Стандартные фрезы изготавливают с канавками первого типа.
Для фрез, имеющих модуль более 5 мм, как правило, делается двойное затылование, так как из-за опасности срезания кругом режущей кромки следующего зуба при одинарном затыловании значительная часть зуба получается незатылованной. Поэтому первое затылование на величину делают резцом до термообработки фрезы, а второе на величину К шлифовальным кругом после термообработки.

Профилирование фрез может быть осуществлено на базе 3-х основных червяков: эвольвентного, архимедова и конволютного.

Профильное зацепление с эвольвентным зубчатым колесом обеспечивает только эвольвентный червяк. Их зацепление можно рассматривать как специфич-е зацепление двух эвольв-х колес, одного из которых (эвольвентный червяк) является винтовым с большим углом наклона и малым числом зубьев. Однако практическое осуществление получения профиля фрезы на базе эвольвентного червяка связано с большими затруднениями по следующим причинам:

Профиль режущей кромки в осевом и нормальных сечениях червячной фрезы на базе исходного эвольвентного червяка имеет сложную криволинейную форму что трудно осуществимо на современном оборудовании, поэтому применяют приближенное профилирование.

Размеры профиля зубьев показаны на рис.20. Для фрез профилируемых на основе конволлютного червяка, профиль лежит в нормальном сечении к виткам, и его размеры определяются по этому сечении. Угол профиля таких фрез принимается равным углу профиля α исходного контура зубчатой рейки.
Для фрез профилируемых на основе архимедова червяка профиль задается в осевом сечении фрезы. Вследствие затылования боковых поверхностей углы профиля для левой и правой стороны у них будут разными.

 

Рис. 20 Параметры профиля зубьев фрезы.

Рис.20.1. Копределению бокового заднего угла

Геометрия зубьев фрезы. Стандартные червячные фрезы имеют передний угол и задний угол по наружному диаметру . Червячные фрезы могут проектироваться и изготовляться и с положительным передним углом .

Теория профилирования червячных фрез. Червячные фрезы для нарезания цилиндрических колес с эвольвентным профилем изготовляют на основе эвольвентного, архимедова или конволютного исходных червяков. В зависимости от названия исходного червяка фрезы называются эвольвентными, архимедовыми или конволютными. Известно, что название червяка определяется видом кривой в его поперечном сечении. Если в сечении, перпендикулярном к оси червяка, получается эвольвента , то червяк называется эвольвентным, если архимедовая кривая- архимедов червяк, если же получается укороченная или удлиненная эвольвента, то червяк называется конволютным. Все эти винтовые поверхности линейчатые, так как образуются винтовым движением прямой линии, определенно ориентированной в пространстве.

Рис. 21. Установка резцов при резании различных червяков

На рис 21. Показано положение образующих прямых(режущих кромок резцов) для различных червяков. Резцы 1 и 2 образуют эвольвентную винтовую поверхность. Резец 1 нарезает левую боковую поверхность витка, резец 2 – правую. Они смещены относительно центра на величину , т.е. являются касательными к радиусу основного цилиндра. Резец 3 формообразует архимедову винтовую поверхность. Его прямолинейные режущие кромки расположены в осевой плоскости, в которой находится образующая архимедова червяка.

Резцы 4-6 нарезают винтовые поверхности в нормальном сечении на делительном диаметре соответственно посередине впадины витками боковой стороны витка. В поперечном сечении червяка прямолинейные режущие кромки касаются направляющего цилиндра радиуса Он может быть больше или меньше радиуса основного цилиндра для образования эвольвентного червяка. Если , то в поперечном сечении червяк будет иметь кривую в виду укороченной эвольвенты.

Второе место по точности занимают архимедовы фрезы, профилируюемые и изготовляемые на основе исходного архимедова червяка, точные и прецезионные червячные затылованные фрезы в настоящее время делаются только архимедовыми с углом профиля исходного червяка, равным углу профиля эвольвентного червяка в осевом сечении. Наименее точные получаются фрезы, которые профилируются на основе конколютного червяка. Причем из этих червячных фрез более точными являются те, которые имеют червяк 6 (Рис 21) с прямолинейным профилем в нормальном сечении на делительном цилиндре посередине боковой поверхности витка. Конволютные червяки нарезанные способами 4,5, можно считать равноценными. Червяк 4 с прямолинейным профилем в нормальном сечении по впадине имеет меньше отклонение по углу профиля и большее по прогибу , чем…