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, можно использовать сталь Р6М5, Р9, Р18, Р6М5К5, или твердый сплав ВК 6, ВК8, Т15К6, минералокерамику ЦМ-332 (стр. 331, [4]).

Материалом инструмента примем быстрорежущую сталь Р18, обладающую высокими механическими свойствами, и имеет меньший шанс припекания режущих кромок на высокой скорости обработки. В то же время она более дешевая 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