2. Режущие инструменты для нарезания зубчатых колес по методу обкатки

Ч ервячная модульная фреза (рис. VI.108, а). Фреза представляет собой винт с прорезанными перпендикулярно к виткам канавками. В результате этого на червяке образуются режущие зубья, расположенные по винтовой линии. Профиль зуба фрезы в нормальном сечении имеет трапецеидальную форму и представляет собой зуб рейки с задним  и передним  углами заточки. Червячные фрезы изготовляют однозаходными и многозаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но точность ее работы при этом немного снижается. Поэтому для сохранения точности при чистовом нарезании надо применять однозаходные червячные фрезы. Многозаходные фрезы находят применение для чернового зубонарезания. Червячными модульными фрезами нарезают цилиндрические колеса с прямыми и косыми зубьями и червячные колеса.

Зуборезный долбяк (рис. VI. 108, б). Долбяк представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эвольвентный профиль с задним  и передним  углами заточки. Различают два типа долбяков: прямозубые для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями и косозубые для нарезания цилиндрических колес с косыми зубьями.

Зубострогальный резец (рис. VI.108, в). Резец имеет призматическую форму с соответствующими углами заточки и прямолинейным режущим лезвием. Режущее лезвие затачивают с передним углом  = 20° и задним углом  = 0°. Задний угол образуется в результате наклонного закрепления резца в державке, при этом уменьшается передний угол . Эти резцы применяют попарно для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями.

3. Нарезание зубчатых колес на зубофрезерных станках

На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические колеса внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями и червячные колеса червячной модульной фрезой по методу обкатки.

Н а рис. VI.109 показан общий вид зубофрезерного станка. На станине 1 установлена неподвижная стойка 2. Фрезу, закрепленную на оправке, устанавливают в шпинделе фрезерного суппорта 3, который перемещается по вертикальным направляющим стойки. Заготовку закрепляют на оправке вращающегося стола 7. Верхний конец оправки поддерживается подвижным кронштейном 5. Салазки 8 обеспечивают горизонтальное перемещение стойки 6 и стола 7 по направляющим станины. Поперечина 4 связывает обе стойки и тем самым повышает жесткость станка.

Для обеспечения требуемых скоростей вращения и поступательного перемещения фрезы и заготовки в процессе нарезания зубьев станок имеет четыре гитары сменных зубчатых колес.

С помощью гитары скоростей 9 устанавливают частоту вращения шпинделя в минуту. Гитара деления 11 (обкатки) служит для сообщения заготовке окружной скорости, необходимой для автоматического деления заготовки на заданное число зубьев. С помощью гитары подач 10 устанавливают вертикальную подачу фрезы или горизонтальную подачу заготовки. Гитара дифференциала (находится в одной коробке с гитарой подач) сообщает заготовке дополнительное вращательное движение при нарезании колес с косым зубом. Она позволяет увеличить или уменьшить скорость вращения заготовки, которая определяется настройкой делительной гитары, и получить левый или правый наклон зубьев колеса.

Нарезание цилиндрических колес с прямыми зубьями (рис. VI.110, а). При нарезании червячная фреза вращается и перемещается вдоль оси заготовки. Скоростью резания при зубофрезеровании является скорость вращения фрезы, а подачей — перемещение фрезы вдоль оси вращения заготовки.

Скорость резания (в м/мин) ,

где D_ф — наружный диаметр фрезы, мм; п — частота вращения фрезы, об/мин.

Подачу s_в измеряют в миллиметрах на один оборот заготовки и выбирают из нормативов по режимам резания в зависимости от числа зубьев, требуемой шероховатости и точности обработки. Так как червячная фреза представляет собой ряд реек, режущие лезвия которых расположены на винтовых поверхностях, червячная фреза и заготовка должны находиться в относительном движении, соответствующем зацеплению колеса с рейкой. Вращение фрезы и заготовки связано отношением

=А

где n_заг — частота вращения заготовки, об/мин; n_ф—частота вращения фрезы, об/мин; А — передаточное отношение передач цени обкатки; k — число заходов червячной фрезы; z — число нарезаемых зубьев на заготовке.

Отсюда следует, что при каждом обороте червячной фрезы заготовка должна повернуться на k/z часть оборота. Согласованное и непрерывное вращение заготовки и фрезы являются обкаточным движением. Таким образом, для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями необходимы три движения: главное вращательное червячной фрезы v, круговая подача заготовки (делительное движение) s_кр.заг и вертикальная подача фрезы s_в. Для согласования этих движений на станке настраивают кинематические цепи: скоростную, делительную и вертикальной подачи.

Кинематическая скоростная цепь связывает вращение червячной фрезы с вращением вала электродвигателя. Кинематическая цепь деления (обкатки) связывает вращение червячной фрезы с вращением заготовки; кинематическая цепь вертикальной подачи — перемещение фрезы в вертикальной плоскости с вращением заготовки.

Чтобы нарезаемые зубья имели симметричный профиль, ось вращения червячной модульной фрезы устанавливают под углом  к торцу заготовки колеса.

При нарезании цилиндрических колес с прямыми зубьями (рис. VI.110, б) ось червячной фрезы устанавливают относительно плоскости, перпендикулярной к оси заготовки, под углом , равным углу подъема витков червячной фрезы .

Нарезание цилиндрических колес с косыми зубьями (рис. VI.110, в). При нарезании ось фрезы устанавливают под углом , при определении которого учитывают угол подъема витков червячной фрезы  и угол наклона нарезаемых зубьев :

=

знак «плюс» берут при разноименном наклоне зубьев фрезы и колеса, «минус» — при одноименном наклоне.

Для формообразования косого зуба необходимы три движения: вращение фрезы v, вертикальная подача фрезы s_в и ускоренное (или замедленное) вращение заготовки s_кр.заг, которое складывается из основного и дополнительного ее вращений. Первые два движения и основное вращение заготовки осуществляются настройкой тех же кинематических цепей, что и при нарезании колес с прямыми зубьями.

При вертикальном перемещении фрезы на величину подачи s_в зубья фрезы должны перемещаться вдоль винтовых линий зубьев колеса. Для обеспечения этого условия необходимо, чтобы заготовка совершила один дополнительный оборот, что достигается настройкой дифференциальной кинематической цепи. Дифференциальная цепь сообщает заготовке один дополнительный оборот за T/t_в оборотов вертикального ходового винта фрезерного суппорта (Т — шаг винтовой линии зубьев нарезаемого колеса; t_в — шаг резьбы вертикального ходового винта фрезерного суппорта).

Суммирование основного и дополнительного вращательных движений заготовки осуществляется дифференциалом. Основное вращение заготовки зависит от отношения числа заходов червячной фрезы к числу зубьев нарезаемого колеса, а дополнительное вращение — от угла наклона нарезаемых зубьев.

Направление дополнительного вращения заготовки ∆s_кр.заг совпадает с направлением ее основного движения (ускоренное вращение заготовки), если направления винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и фрезы одинаковы. Если же направления винтовых линий различны, то дополнительное вращение будет направлено в сторону, обратную основному движению (замедленное вращение заготовки).

Нарезание червячных колес (рис. VI.110, г). При нарезании ось фрезы устанавливают горизонтально ( = 0°) на высоте середины заготовки.

Для нарезания червячных колес необходимы три движения: вращение червячной фрезы v, вращение заготовки s_кр.заг и радиальная подача заготовки s_р. Первые два движения осуществляют настройкой тех же кинематических цепей, что и при нарезании колес с прямыми и косыми зубьями. Для нарезания зуба на полную глубину заготовке сообщают радиальную подачу s_р, настраивая кинематическую цепь горизонтальной подачи. Цепь горизонтальной подачи связывает перемещение заготовки в горизонтальной плоскости с ее вращением (s_р мм/об. заг.).