7. Проектирование червячной шлицевой фрезы

Червячная шлицевая фреза, это инструмент, который работат по методу обкатки. На фрезе выполнен червяк, на которм прорезаны канавки, создающие переднюю поверхность зубьев и проястранство для вывода стружки. Витки затылованы с целью получения заднего угла. Червячные фрезы бывают 2 видов – для нарезания шлицевых валов с эвольвентным и прямобоким профилем. Эти фрезы используются для валов с разными видами центрирования – по внешнему либо внутреннему диаметру, либо по боковым граням. Для нарезания шлицевых валов с центрированием повнутреннему диаметру и боковым граням используются червячные фрезы с усиками, которые обеспечивают полученя прямолинейного участка по всей высоте зуба вала, а образуемые им канавки у основания зубьев облегчают процесс шлифования. Для нарезания шлицевых валов с центрированием по внешнему диаметру и боковым граням служат червячные фрезы без усиков.

Червячные фрезы проектируются в зависимости от серии вала – легкая, средняя, тяжелая и изготавливаются следующих классов точности:

• Класс А – для чистового нарезания шлицевых валов,

• Класс В – для получистового нарезания валов,

• Класс С– Для черновой обработки валов.

По конструкции червячные фрезы бывают:

• цельные,

• сборные,

• насадные.

По виду обработки:

• черновые,

• чистовые,

• тонкие.

По типу червяка:

• эвольыентные,

• архимедовы,

• конволютные.

7.1. Начальные данные:

• Шлицевый вал: D-6x23x28e8x6h8,

• Фаска: 0,4^+0,2мм,

• Материал детали: Сталь 40.

7.2. Выбор материала:

Для обработки данной детали, изготовленной из Стали 40, подойдет любая быстрорежущая сталь или твердый сплав.. Материал режущей части фрез может быть сталь Р6М5, Р9, Р18, Р6М5К5, или твердый сплав ВК 6, ВК8, Т15К6, минералокерамика ЦМ-332 (стр. 331, [4]). Материалом инструмента примем быстрорежущую сталь Р18, обладающую высокими механическими свойствами, по отношению к остальным быстрорежущим сталям и более дешевую по сравнению с твердым сплавом, и, особенно, по сравнению с минералокерамикой.

7.3. Расчет шлицевой червячной фрезы:

Исходные данные для расчета:

• d=23a11^-0,270_-0,330

• D=28e8^-0,014_-0,028

• b=6h8_-0,014

• z=6

• f_min=0,3^+0,2

Расчет червячной шлицевой фрезы должен проходить в следующем порядке:

Расчетный внешний диаметр шлицевого валика (стр. 353, [6]):

D_max=D+es,

D_p=D_max-2f_min,

D_max=28-0,014=27,986мм,

D_p=27,986-2·0,3=27,386мм.

Расчетный внутренний диаметр (стр. 353, [6]):

d_min=d+ei,

d_p=d_min+0,25Td,

d_min=23-0,330=22,630мм,

d_p=22,630+0,25·0,06=22,780мм.

Расчетная ширина шлица (стр. 353, [6]):

b_min=b+ei,

b_p=b_min+0,25Tb,

b_min=6-0,014=5,986мм,

b_p=5,986+0,25·0,014=5,9895мм.

Диаметр начально круга шлицевого валика (стр. 353, [6]):

D_w=d_w= ,

D_w=d_w=

Угол профиля на начальном круге (стр. 353, [6]):

_w=arcsin(b_p/D_w)

_w=arcsin(5,9895/26,89)=12,87=0.2246рад.

Минимальное значение углового параметра a (стр. 353, [6]):

_a=arcsin(0,5sin_w)

_a=₁=arcsin(0,5sin12,87)=6,35=0.1108рад.

Максимальное значение углового параметра f (стр. 353, [6]):

_f=arccos

_f=₅=arccos =38,18=0.6138рад.

Угловой параметр для второй точки (стр. 353, [6]):

₂=_w

₂=12,87=0.2246рад.

Угловой параметр для третей точки (стр. 353, [6]):

₃=(_f+2_w)/3

₃=(38,18+2·12,87)/3=21,31=0.3718рад.

Угловой параметр для четвертой точки (стр. 353, [6]):

₄=(2_f+_w)/3

₄=(2·38,18+12,87)/3=29,74=0.5190.

Абсциссы точек профиля фрезы (стр. 353, [6]):

X=0,5D_f[(_a-_w)-cos_a(sin_a-sin_w)]

X₁=0,5·26,89 [(0.1108-0.2246)-cos6,35 (sin6,35 -sin12,87)]=-0,0315

X₂=0,5·26,89 [(0.2246-0.2246)-cos12,87 (sin12,87 -sin12,87)]=0

X₃=0,5·26,89 [(0.3718-0.2246)-cos21,31 (sin21,31 -sin12,87)]=0,2182

X₄=0,5·26,89 [(0.5190-0.2246)-cos29,74 (sin29,74 -sin12,87)]=0,7676

X₅=0,5·26,89 [(0.6138-0.2246)-cos38,18 (sin38,18-sin12,87)]=1,3502

Ординаты точек профиля фрезы (стр. 354, [6]):

Y=0,5d_w·sin_a(sin_a-sin_w)

Y₁=0,5·26,89 ·sin6,35 (sin6,35 -sin12,87)=-0,1667

Y₂=0,5·26,89 ·sin12,87 (sin12,87 -sin12,87)=0

Y₃=0,5·26,89 ·sin21,31 (sin21,31 -sin12,87)=0,6866

Y₄=0,5·26,89 ·sin29,74 (sin29,74 -sin12,87)=1,8226

Y₅=0,5·26,89 ·sin38,18 (sin38,18 -sin12,87)=2,7357

Абсцисс центра сменного диаметра (стр. 354, [6]):

Ордината центра сменного диаметра (стр. 354, [6]):

Радиус сменного диаметра (стр. 354, [6]):

Коэффициенты уравнения отклонений сменного диаметра (стр. 354, [6]):

Углы, соответствующие наибольшим отклонениям (стр. 355, [6]):

Наибольшее отклонение точек сменного диаметра от теоретической кривой (стр. 355, [6]):

Суммарное отклонение (стр. 355, [6]):

Δ=Δ₁+ Δ₂

Допустимое значение отклонения (стр. 355, [6]):

[Δ]=2/3·Tb

Нормальный шаг витков фрезы (стр. 355, [6]):

P_n0=πd_w/z

Толщина зуба по нормальной прямой (стр. 355, [6]):

S=d_w(π/z-_w)

Толщина зуба для третей и четвертой расчетных точек профиля зуба фрезы (стр. 355, [6]):

S₃=S-2X₃

S₄=S-2X₄

Высота головки зуба фрезы (стр. 356, [6]):

H_a=Y₅

Висота фаски (стр. 356, [6]):

H_ф=2f·tgε

Величина смещения фаски от начальной прямой (стр. 356, [6]):

Hf=Y1

Ширина канавки впадины профиля фрезы (стр. 356, [6]):

L₂=P_п0-(S+4f)

Полная высота зуба (стр. 356, [6]):

H=H_a+H_f+H_ф+

Высота шлифованной части зуба (стр. 356, [6]):

H_шл= H_a+H_f+H_ф

Угловой параметр бокового угла зуба (стр. 357, [6]):

_n=arctg(Y₀/X₀),

_n=arctg(2,0111/7,5281)=14,96.

Величина затылования (стр. 357, [6]):

K=πD_a0·tg/z

Радиус закругления канавки (стр. 357, [6]):

R=π(D_a0-2H)/10z

Глубина канавки (стр. 357, [6]):

h=H+0,5(K+K1)+R

Толщина зуба фрезы (стр. 357, [6]):

C=(1…0,8)h

Угол подъема витков фрезы по среднему расчетному диаметру (стр. 358, [6]):

τ=arcsin(P₀/πd_p)

Угол наклона витков стружечных канавок (стр. 358, [6]):

Ω=R

Шаг винтовых стружечных канавок (стр. 358, [6]):

S_k=πd_p·*tgω

Осевой шаг витков (стр. 358, [6]):

P_x0=P₀/cosτ

Длина фрезы (стр. 358, [6]):

L₁=2(R_a²-R_f²)^0,5+(1…2)P₀+(3…5)

Длина бурта (стр. 358, [6]):

l=3…5

Диаметр посадочного отверстия (стр. 358, [6]):

D_ot=0,55(D_a0-2H)

Диаметр бурта (стр. 358, [6]):

D6=D_a0-2H-3

Для компьютерного расчета данного инструмента необходимо знать следующие значения:

Максимальное значение наружного диаметра шлицевого валика:

D_max=27,986мм

Минимальное значение внутреннего диаметра шлицевого валика:

d_min=22,630мм

Допуск на внутренний диаметр:

Td=0,06мм

Минимальная ширина шлица:

b_min=5,986мм

Допуск на ширину шлица:

T_b=0,014мм

Минимальная высота фаски на профиле у наружного цилиндра:

fmin=0,3мм

Число щлицев:

Z=6

Наружный диаметр фрезы:

D=70мм

Число зубьев фрезы:

Z_ф=10

Среднее значение припуска под шлифование:

Р=0,3мм

Задний угол на боковых режущих кромках:

_n= 14,96

Задний угол фрезы на наружном диаметре:

=10

Рисунок 27 – Профиль зубцов фрезы

Таблица 6 – Результаты расчета на ЭВМ