книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

В зависимости от назначения и размеров червячные фрезы изготавливаются классов точности АА, А, В, С и D и рекомендуются соответственно для обработки колес 7-11 сте­

пеней точности.

По способу соединения со станком фрезы делятся на насадные и хвостовые, при этом наибольшее распространение получили насадные фрезы, а хвостовые применяются толь­ ко в случае, когда небольшой диаметр не позволяет выполнить ее насадной, что наиболее характерно для червячных фрез, применяемых для нарезания червячных колес.

По направлению витков фрезы могут быть право- и левозаходными, а по числу вит­ ков (заходов) — одно- и многозаходными.

По конструкции различают фрезы цельные, выполненные из целой заготовки (рис. 16.4), составные и сборные, у которых только зубья изготавливаются из инструмен­ тального материала.

Червячные фрезы цельной конструкции получили широкое распространение, они ха­ рактеризуются большим разнообразием типов, подразделяемых по назначению (одно- и многозаходные, черновые, чистовые), размерам (короткие, длинные, увеличенного диа­ метра), точности изготовления (классов АА, А и др.).

Форма профиля зубьев фрез зависит от формы профиля зубьев нарезаемых колес, кото­ рая при проектировании должна задаваться профилем исходного контура зубчатой рейки.

стия. Но в то же время возрастают расход инструментального материала, крутящий мо­ мент, длина и время врезания, а значит — основное время обработки. Ориентировочно следует стремиться, чтобы при выборе наружного диаметра угол подъема витков был <5*.

Направление винтовой линии зубьев обычно правое для прямозубых и совпадающее с направлением зубьев для косозубых колес. За счет этого уменьшается угол поворота фрезы при установке ее на станке, обеспечиваются примерно равные передние углы и ус­ ловия резания на обеих сторонах зуба.

Длина рабочей части фрезы выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить правиль­ ное профилирование зубьев нарезаемого колеса и высокий период стойкости ее зубьев за счет передвижек в осевом направлении. Обычно она равна I ~ 13т.

Для контроля точности установки фрезы на станке по ее бокам делают цилиндриче­ ские буртики длиной 4 -6 мм и диаметром, большим диаметра посадочного отверстия и меньше диаметра окружности, проходящей по дну стружечных канавок.

В условиях серийного и мелкосерийного производства наибольшее применение нахо­ дят червячные однозаходные фрезы по ГОСТ 10331-81 и 9324-80. Они изготавливаются трех типов: 1,2,3. Тип 1 — цельные прецизионные червячные фрезы модулей 1-10 мм клас­ сов точности АА и А и увеличенных габаритных размеров, что позволяет свести к миниму­ му погрешности их профилирования. Тип 2 — цельные фрезы модулей 1-14 мм классов точности АА, А, В, С, D и модулей 16-20 мм классов точности АА и А. Фрезы типа 2 моду­ лей 1-10 мм имеют 2 исполнения — нормальной и увеличенной длины. Тип 3 — сборные фрезы модулей 8-25 мм с нормальными и уменьшенными габаритными размерами.

Кроме сборных, применяют составные фрезы, в которых соединение режущих эле­ ментов с корпусом производится пайкой либо склеиванием. Сборные фрезы бывают затылованными и острозаточенными. Последние изготавливаются классов точности С и D для обработки колес 9 и 10-й степеней точности и имеют следующие преимущества по сравне­ нию с традиционными затылованными фрезами: 1) повышенный в 2 -3 раза период стой­ кости из-за увеличенных боковых задних углов; 2) повышенную производительность за счет повышения подачи; 3) большой суммарный период стойкости из-за роста количест­ ва переточек; возможность быстрой замены и переустановки зубьев-ножей.

Острозаточенные фрезы состоят из корпуса 5, комплекта ножей 6, установочных сек­ торов 4, прокладок 3 и крепежных винтов 1,2 (рис. 16.6). Пазы корпуса расположены па-

Рис. 16.6. Острозаточенная червячная фреза

раллельно оси фрезы. В них сверху по скользящей посадке вставляются взаимозаменяе­ мые ножи, закрепляемые винтами. Над опорами корпуса ножи выступают на величину, составляющую запас на переточки. В кольцевой паз корпуса вставляются установочные секторы разной толщины, благодаря чему зубья располагаются по винтовой линии.

Передний угол на периферических лезвиях чистовых червячных фрез равен нулю, черновых — 5-10°, острозаточенных — 8-15°.

Усовершенствования конструкций фрез происходят по следующим направлениям: экономия инструментальных материалов и применение новых за счет использования сборных и составных конструкций; изменение схем резания и профилирования; улучше­ ние геометрических параметров и др.

Корпуса сборных и составных фрез изготавливают из конструкционных сталей марок 45, 40Х и др., а режущую часть — из быстрорежущей стали, твердых сплавов и компози­ тов. Основные виды конструкций таких фрез представлены на рис. 16.7. Их делают с рей­ ками или отдельными зубьями, установленными в пазах корпуса, которые расположены параллельно оси фрезы [3].

Рейки в пазах крепят различными способами: продольными клиньями (рис. 16.7, а, 6), торцовыми гайками с конической зажимной частью (рис. 16.7, в), торцовыми винта­ ми и прокладками для крепления отдельных зубьев в пазах корпуса (рис. 16.7, г), с помо­ щью клиновой части реек для крупномодульных фрез (рис. 16.7, д). Ширина прокладок от паза к пазу изменяется на 1/г 0 шага, так как они определяют расположение режущих кромок в винтовой поверхности основного червяка.

При использовании режущих инструментов из композитов и твердых сплавов пла­ стины из твердого сплава пайкой или приклеиванием крепят непосредственно на зубья фрезы или на промежуточных элементах, закрепляемых в корпусе. За счет установки пла­ стин из твердого сплава марок Т15К6, ВК6-М и др. обеспечивают отрицательные перед­ ние углы до -30°. Такая геометрия режущей части фрез позволяет обрабатывать заготовки колес твердостью 60-62 HRG, и исключать операцию шлифования.

а

Рис. 16 .9 . Червячные фрезы с измененной схемой резания черновых зубьев ( 1 ,2 ,3 — зубья)

Проектирование червячных ф рез. При расчете зуборезных инструментов использу­ ется стандартизованная система условных обозначений (по ГОСТ 16530-83 и 16531-83). Наиболее употребляемые из них приведены ниже:

а — делительное межосевое расстояние; а„, — межосевое расстояние; с — радиальный зазор;

d — делительный диаметр зубчатого колеса; da — диаметр вершин зубьев;

db — основной диаметр; dj — диаметр впадин;

dw — начальный диаметр;

dy — диаметр произвольной концентрической окружности; h — высота зуба;

ha — высота головки зуба; hf — высота ножки зуба; ha — коэффициент высоты головки зуба исходного контура; inv = tg otj, - сх^ — эвольвентный угол, соответствующий точке профиля на окружности dy; т — модуль; т„ — модуль нормальный; т , — модуль торцовый; р — шаг зубьев; р ь — основной шаг зубьев; рх — осевой шаг зубьев; рг — ход зуба (шаг стру-

570 Глава 16

на окружности диаметра dy\ р, Р„, Р/„ Р„„ Ру — соответственно угол наклона линии зуба на поверхности делительного цилиндра, на поверхности вершин, на основном цилиндре, на начальном цилиндре, на соосном цилиндре диаметра dy, ру — радиус кривизны профиля зуба в точке на окружности диаметра dy.

Индексы для величин, относящихся к инструменту или станочному зацеплению — 0, к шестерне (зубчатому колесу передачи с меньшим числом зубьев) — 1, к колесу (зуб­ чатому колесу передачи с большим числом зубьев) — 2, к нормальному сечению — и, к торцовому сечению — t.

Исходные данные для проектирования. Для проектирования фрезы необходимо знать: 1) модуль нормальный колеса тп\ 2) угол профиля нарезаемого колеса а; 3) коэффициент высоты головки зуба ha'\ 4) коэффициент радиального зазора С*; 5) угол наклона линии зуба колеса Р и направление зуба; 6) точность нарезаемого колеса и нормы бокового зазо­ ра; 7) назначение фрезы (черновая, чистовая); 8) материал обрабатываемой детали и его твердость.

Расчет основных параметров нарезаемого колеса. Приведем универсальные формулы, пригодные для расчетов конструктивных параметров косозубых колес при любых значе­ ниях угла наклона линии зуба Р, вплоть до р = 0, т. е. для прямозубых колес [6].

Торцовые шаг и модуль:

P t= Р /сos Р “ я т /cos P; mt = ти/cos Р; делительный диаметр колеса:

d= mz/cos P - тр,

высота головки зуба колеса:

h„ = (й„* + х)т;

диаметр окружности вершин зубьев:

da = т г/cos P + 2(ha’ + х)т\

коэффициент радиального зазора:

с = с*cos Р;

высота ножки зуба колеса:

h f—(Jia' + с - х)т\

коэффициент смещения (для некорригированных колес х = 0): xf*=xcos Р;

толщина зуба на делительном цилиндре:

st= (тс/2 + 2х tg ct)m/cos P;

торцовый угол профиля:

tg а = tg а /cos р.

Расчет чистовых и черновых червячных фрез общего назначения. Определение кон­ структивных элементов и геометрических параметров фрезы. При проектировании червячных фрез в соответствии с исходными данными и требованиями к обрабатываемым деталям расчеты необходимо проводить в следующей последовательности [1, 4, 6]:

1.Выбрать материал режущей части (марку быстрорежущей стали или твердого спла­ ва), а для сборных конструкций также материал корпуса.

2.Решить вопрос о конструктивном исполнении инструмента: фреза цельной или сборной конструкции и точность ее изготовления. В зависимости от назначения и разме­ ров червячные фрезы изготавливаются классов точности ЛАЛ, АА, А, В, С и D и рекомен­ дуются соответственно для нарезания зубчатых колес 5,6 ,7 ,8 ,9 и 11-й степеней точности.