4.Червячные зуборезные фрезы
Червячные зуборезные фрезы (рис. 4.11) применяют для черновой, получистовой и чистовой обработки прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем с модулем 0,1—40 мм и изготовляют классов точности ААА, АА, А, В, С и D, которые соответственно предназначены для нарезания зубчатых колес 5—9-й и 11-й степеней точности (ГОСТ 1643-81).
Червячные фрезы являются многолезвийным инструментом с конструктивным обкаточным движением. При обработке ось фрезы и ось нарезаемого колеса (шестерни) перекрещиваются.
Метод зубофрезерования является высокопроизводительным, универсальным и достаточно точным, поэтому червячные фрезы получили большое распространение в промышленности при всех типах производства. При обработке применяют специальные зубофрезерные станки отечественного производства мод. 53А10, 5К310, 5А324П и др., а также станки зарубежных фирм. Точность зубонарезания колес зависит от класса точности применяемой червячной фрезы и точности станка.
Рис. 4.1. Червячная зуборезная фреза
В основу червячных фрез для нарезания эвольвентных цилиндрических зубчатых колес положен эвольвентный червяк. Для точного нарезания зубьев колеса необходимо, чтобы режущие кромки червячной фрезы находились на поверхности эвольвентного червяка. Однако такие фрезы применяются очень редко из-за сложности их изготовления и контроля.
Широкое распространение получили фрезы, разработанные на приближенных методах профилирования, с расположением боковых режущих кромок на винтовых поверхностях, достаточно близких к эвольвентной винтовой поверхности.
Наибольшее распространение получили следующие приближенные методы профилирования: профиль зубьев принимается прямолинейным в осевом сечении (Архимедов червяк) и профиль зубьев принимается прямолинейным в нормальном сечении (конволютный червяк). В этих сечениях задаются углы профиля фрезы. При этом режущие кромки зубьев фрезы уже не находятся на поверхности основного эвольвентного червяка, в результате чего возникает погрешность профиля зуба нарезаемого колеса. Погрешность профилирования у фрезы, спроектированной на основе Архимедова червяка, меньше, чем у фрезы, спроектированной на основе конволютного червяка. В обоих случаях погрешности приближенного профилирования направлены из тела зубьев фрезы, за счет чего получаются небольшие срезы профиля у головок и ножек зубьев нарезаемых колес. Однако по своему характеру и числовому значению погрешности профиля зубчатых колес иногда бывают больше размеров срезов, допустимых на исходный контур.
Погрешность профилирования червячных фрез по нормальному сечению можно уменьшить путем корректирования угла профиля. При профилировании по нормальному сечению с углом профиля 20° для фрез с модулем т0, равным 3, 5, 8, 12 и 16 мм, погрешность соответственно составляет 2, 6, 16, 34 и 72 мкм, а для фрез с углом профиля 20° 3' при тех же модулях соответственно равна 2; 4,2; 11,4; 28 и 55 мкм, т.е. меньше для фрез с т0>5 мм в среднем в 1,3 раза, чем в первом случае.
Червячные фрезы изготовляются насадными и хвостовыми. Насадные получили наибольшее распространение, а хвостовые применяются только для нарезания червячных колес.
По направлению витков червячные фрезы делятся на право-и левозаходные, а по числу заходов (z10) на однозаходные и многозаходные.
По ГОСТ 9324-80Е чистовые червячные фрезы классов точности ААА, АА и А изготовляются с модификацией профиля зубьев и без модификации. Фрезы должны изготовляться трех типов: тип 1 — цельные прецизионные с т0=1-10 мм, классов точности ААА и АА; тип 2 — цельные общего назначения в зависимости от т0= 1--20 мм классов точности от АА до D; тип 3 — сборные с т0= 8-25 мм классов точности А, В, С и D.
Фрезы типа 2 изготовляются нормальной и увеличенной длины, а типа 3 — нормальных и уменьшенных габаритов. Червячные фрезы типов 2 и 3 могут изготовляться с заборным конусом.
Мелкомодульные червячные фрезы с т0 = 0,15-0,9 мм (ГОСТ 10331-81) изготовляются классов точности ААА, АА, А и В.
При проектировании и расчете червячных фрез исходными данными являются следующие параметры колеса:т0, ос,ha,hf,Sn,z2, направление (правое или левое) и угол наклона зубьев (32, обрабатываемый материал,его твердость и σв, степень точности, шероховатость поверхности Ra (Rz), вид последующей обработки, размеры модификации профиля зубьев. При этом необходимо также учитывать конструкцию и технические характеристики применяемого зубофрезерного станка.