Проектирование режущих инструментов

10. Определить величину и направление затылования (см. рис.8). Пальцевые фрезы затылуются в угловом направлении, определяемом углом г| к оси фрезы. Для определения параметров затылования шлифо­ вальным кругом задаться боковым задним углом а* = (4 -ьб)°, одинаковым

doc ~ диаметр фрезы в точке С (см. рис. 8).

Рассчитать величину бокового заднего утла в серединной точке про­ филя фрезы на диаметре d:

где a 0 - угол профиля фрезы в серединной точке.

Если подучится а м > 15°, то уменьшить величину a N и расчет ве­

личин т\ и Ку повторить.

Рассчитать величину предварительного затылования резцом:

Определить и округлить значения Ку и Ку\ до величины угла подъема, имеющегося на затыловочном станке кулачка (см. табл. 2).

Рассчитать радиальную составляющую величины затылования шли­

11. Задаться углом профиля и радиусом дна стружечной канавки в торцовом сечении: 0 = 60°, г* = 2...3 мм и в осевом сечении: 0i = 18°, Г\ =

1...2 мм (см. рис. 8).

12. Определить угол наклона дна стружечной канавки к оси фрезы на эвольвентой част:

© = <р-(5...7),° ф « а*.

Окончательно величину утла © установить конструктивно после про­ черчивания профиля фрезы и дна стружечной канавки.

13. Определить прочерчиванием глубину стружечной канавки так, чтобы у большего диаметра фрезы был обеспечен размер С и глубина ка­

5.5. ПАЛЬЦЕВАЯ ФРЕЗА ДЛЯ ПРЯМОЗУБОГО КОЛЕСА

Проектирование пальцевой фрезы для прямозубого колеса выполняет­ ся в той же последовательности, что и для косозубого колеса.

Для этого в приведенных в предыдущем разделе уравнениях необхо­ димо принять Р = О, Р - оо. В случае проектирования фрезы на ПЭВМ по общей программе следует задать Р = 100000.

Последовательность проектирования:

1. Рассчитать геометрические параметры колес Z\ и 2^ по формулам (1,2,3,).

2.Выбрать количество расчетных точек на профиле (см. разд. 1).

3.Рассчитать радиусы гс и гч граничных точек с и q (см. рис. 2) на эвольвентном участке профиля (см. п. 3, разд. 2).

4.Рассчитать координаты г, 8, х , у и угол профиля £ колеса, а также параметры pf и Ац (см. п. 4, разд. 2).

5.Выполнить профилирование пальцевой фрезы (см. п. 5, разд. 4). Принять винтовой параметр Р=оо, тогда

x0 = x - r f , г„=у, а в = 9 0 '- 5 - £ . р ^ р , .

Здесь следует иметь в виду, что точки Мки Мг (как и профили произ­ водящей поверхности и впадины колеса) совпадают (см. рис. 7), а углы т=5 + 5, ц = т - £ = 8.

6.Выполнить остальные расчеты и проектирование (п.п. 6-13, разд. 4).

5.6.ЧЕРВЯЧНАЯ ФРЕЗА ДЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ

КОЛЕС

Обзор методов профилирования червячных фрез. Червячные фрезы (ЧФ) проектируют с остроконечными или затылованными зубьями [4]. В большинстве случаев, в том числе для нарезания червячных колес, их про­ ектируют с затылованными зубьями.

Важнейшей частью проектирования ЧФ является профилирование бо­

ковых режущих кромок, которые получаются пересечением поверхности основного (исходного) червяка с передней поверхностью (обычно винто­ вой формы). В этом случае боковые режущие кромки имеют пространст­ венную форму, а профиль зуба как в нормальном, так в осевом сечении яв­ ляется теоретически криволинейным.

В основу конструкции фрезы положен основной червяк, зацепление которого с нарезаемым колесом представляет собой винтовую передачу.

Применяется три типа исходного червяка: конволютный, архимедов и эвольвентный.

При профилировании приближенным методом в качестве основного принимается конволютный червяк с прямолинейным профилем в нормаль­ ном к витку или впадине сечении. Выбор конволютного червяка упрощает профилирование фрез, сводя его к заданию прямолинейного профиля бо­ ковой поверхности червяка в нормальном сечении и к отождествлению профиля червяка и профиля затылованного зуба фрезы в этом сечении с контуром ИКР(см. рис. 1, б). При этом угол профиля а 0 зуба ЧФ в нор­ мальном сечении равен или немного отличается от угла а .

Контроль угла зуба ЧФ выполняется обычно в осевом сечении (на приборах МИЗ и ЧИЗ), что недостаточно точно, так как в этом сечении профиль зуба ЧФ при данном методе профилирования теоретически явля­ ется криволинейным.

Выбор архимедова червяка в качестве основного предусматривает за­ дание прямолинейного профиля в осевом сечении ЧФ. Угол а 0 осевого профиля принимается равным углу наклона касательной в средней точке осевого (криволинейного) профиля эвольвентного основного червяка или вычисляется по формуле

tgCL tgV0 = cosy™ ’

где y<nr ~ угол подъема винтовой линии на начальном цилиндре червяка. Затем рассчитывается угол осевого профиля затылованного зуба ЧФ в

зависимости от величины затылования, шага стружечных канавок и угла профиля. Этот метод профилирования повышает точность контроля про­ филя зуба ЧФ, так как метод контроля в осевом сечении (на приборах МИЗ и ЧИЗ) соответствует проектируемому прямолинейному профилю зуба в этом сечении. Но сам метод считается приближенным.

Приближенные методы профилирования имеют недостатки, которые приводят:

- к систематическим погрешностям профиля колес, величина кото­ рых растет с увеличением модуля, угла подъема витков, числа заходов фрезы, заднего и переднего углов фрезы;

- к ограничению выбора переднего угла величиной уа = 0 из-за опас­ ности увеличения погрешностей, что не позволяет увеличить стойкость ЧФ.

Эти недостатки устраняются при точном профилировании ЧФ на базе эвольвентного червяка. В этом случае точность профиля обрабатываемых колес будет выше, а для сохранения ее в течение всего срока эксплуатации ЧФ необходимо, чтобы после ее переточек РК не изменила своей первона­ чальной формы. Это возможно только при осевом затыловании ЧФ. На практике затылование выполняют в радиальном направлении, что приво­ дит к искажению РК после переточек и к погрешностям профиля обраба­ тываемых колес. Однако эти погрешности имеют меньшую величину, чем погрешности от приближенного профилирования ЧФ на базе конволютного или архимедова червяка [10].

Вначале рассмотрим проектирование червячной фрезы с использова­ нием в качестве основного конволютного червяка с прямолинейным про­ филем в нормальном к витку или впадине сечении.

Последовательность проектирования червячной фрезы на базе конволютного червяка

1.Рассчитать геометрические параметры колес по формулам (I).

2.Выбрать модель зубофрезерного станка [2].

3.Назначить угол подъема витков фрезы. Угол подъема винтовой

зан с величиной расчетного делительного dmo и наружного d00 диаметра

меньше профиль пространственных боковых лезвий фрезы отличается от исходного контура рейки и точнее профиль зуба нарезанного колеса.

В то же время увеличение диаметра dao, связанное с уменьшением

угла у,*, _благоприятно отражается на стойкости фрезы и производительно­ сти процесса зубофрезерования вследствие возможности размещения на фрезе большего количества зубьев. Однако выбор величины угла у^ для фрез большего модуля необходимо увязать с допустимыми диаметрами фрез, применяемыми на выбранной модели зубофрезерного станка.

Для чистовых фрез с m ^ 10 рекомендуется назначать величину угла yw = 2...3 с/л > 1 0 -y w = 4...6 ° . Угол у*, назначается на расчетном дели­ тельном диаметре d в исходном сечении OU (рис. 9).

Рис. 9. Определение исходного сечения OU

исреднего расчетного диаметра

4.Определить угол профиля фрезы

а„ = а 0 - Д а,

отличается от исходного контура рейки, тем больше должна быть величи­ на поправки Д а для компенсации погрешности профиля нарезаемого ко­ леса.

5. Определить средний делительный диаметр фрезы:

sinyow’

где Z»* - число заходов фрезы. Рационально назначать 2мх = 1. Это облег­ чает контроль и изготовление фрез. Однако при малых модулях диаметр фрезы может оказаться небольшим. Применение таких фрез может быть ограничено минимально допустимым расстоянием между осями фрезы и заготовки и недостаточной жесткостью оправки, на которой крепится на­ садная фреза, или шеек, с помощью которых фреза соединяется с хвосто­ виком (при хвостовом варианте конструкции). В этих случаях следует

принять Zm = 2, 3. При этом следует помнить, что многозаходные фрезы

являются более производительными инструментами, чем однозаходные. 6. Рассчитать наружный диаметр.

Предварительно величину наружного диаметра можно определить в соответствии с рис. 9 по формуле

dao —dm^ + 2 ha = dmo + 2,5/я.

Далее величина daoокругляется до значения нормальных размеров

на фрезы по ГОСТ 9324-80 [1, 2].

7.Определить количество зубьев Ъс фрезы из условия равномерно­ сти фрезерования (см. разд. 2, п. 12).

8.Назначить величину переднего и заднего углов. Передний угол у для чистовых фрез назначают обычно равным 0 во избежание дополни­ тельного искажения профиля. Однако следует помнить, что увеличение

угла у до величины + (10...15)0 повышает стойкость фрез в 2...3 раза, плав­ ность зубофрезерования и снижает шероховатость обработанных поверх­ ностей зубьев. Корректировочный расчет профиля фрез с углом у > 0 при­ веден в работе [8].

Задний угол на наружном диаметре фрезы определяется по формуле

аsin a D

где CLNmin= 3...4® - минимально допустимый боковой задний угол для чер­

вячных фрез.

9. Определить величину предварительного к\9и окончательного к затылования (см. разд. 2, п. 14).

10. Назначить величину угла наклона стружечной канавки. Стружечная канавка фрезы обычно выполняется винтовой. Для

обеспечения равенства передних углов на боковых кромках зуба угол на­ клона X w канавок к оси фрезы назначается равным углу yw подъема вит­ ков на расчетном делительном диаметре в исходном сечении OU (см. рис. 9). Исходное сечение располагается посредине стачиваемого сдоя и опре­ деляется углом е /4 (полная величина стачиваемого слоя определяется уг­ лом е/2 , где е —угловой шаг зубьев). В исходном сечении высота ножки и головки зуба фрезы одинаковые, как и на исходном контуре инструмен­ тальной рейки.

11. Уточнить величину расчетного делительного диаметра и угла на­ клона стружечной канавки.

d'то =d - 2h —o k ,

28

35

44

53

63

72,5

82,5

92,5

102

112

122

Рис. 10. Определение минимально необходимой длины фрезы

Таким образом, длину зубчатой части фрезы после соответствующих подстановок можно рассчитать по формуле

L = m[(l + /)ctga0+ 7c].

Рассчитанную величину L округлить до нормализованного размера из ряда: 60,65, 70, 75, 85,90, 100, 105, 115, 125 и т.д., с кратностью 10 мм.

Проектирования червячной фрезы на базе эвольвентного червяка. Рассмотрим особенности проектирования червячной фрезы с исполь­

зованием в качестве основного эвольвентного червяка. У основного червя­ ка различают торцовый и осевой профиль. Для определения формы режу­ щей кромки червячной фрезы требуется знать осевой профиль. Оба про­ филя находятся как линии сечения поверхности витка червяка торцовой и осевой плоскостями. У эвольвентного червяка торцовый профиль является эвольвентным. Боковые поверхности витка червяка образуются как оги­ бающие от поверхности вспомогательной рейки, перекатываемой по на­ чальному цилиндру червяка радиуса row. Образующие прямые поверхно­

сти рейки параллельны касательной к винтовой линии червяка, находя­ щейся на цилиндре row. Профиль рейки в ее нормальном сечении совпада­

ет с ИКР (см. рис. 1, б).

С использованием указанного способа образования поверхности ос­ новного червяка разработан метод точного расчета его торцового и затем осевого профиля.

Расчет ведется в несколько этапов:

1.Расчет профиля вспомогательной рейки в нормальном сечении.

2.Перерасчет его в сечение, перпендикулярное оси червяка.

3.Определение по перерассчитанному профилю торцового профиля основного червяка.

4.Расчет осевого профиля основного червяка с использованием про­ ецирования точек торцового профиля (по винтовым линиям, имеющим винтовой параметр Р) на осевое сечение червяка.

Этим же методом могут быть рассчитаны переходные закругления на вершине профиля основного червяка - по профилю переходного закругле­

ния на ИКР, а также профили других, например, шлицевых фрез, если задан или найден профиль рейки в их нормальном сечении. Профиль пере­ ходного закругления у основания основного профиля основного червяка, а также режущей кромки фрезы не участвует в обработке зуба колеса. По­ этому эта часть осевого профиля червяка и РК может быть очерчена при­ ближенно - окружностью радиусом или р^0.

Последовательность проектирования червячной фрезы на базе эвольвентного червяка1

1. Рассчитать параметры вспомогательного контура рейки.

Размеры ИКР для инструментов даны относительно средней прямой (см. рис. 1, б). Для корригированных колес (например, с положительным смещением ИКР от оси колеса), средняя прямая вместе с ИКР получает сме-