5. Изучение зуборезных инструментов

5.1. ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение геометрии и конструкции зуборезных инструментов, предназначенных для нарезания зубчатых колес по методу обкатки, а также измерение геометрических параметров этих инструментов.

5.2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.2.1. Червячные модульные фрезы

Червячная модульная фреза предназначена для нарезания цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями на специальных зубофрезерных станках по методу червячной обкатки. Схема нарезания зубчатого колеса с прямыми зубьями показана на рис.1. Червячную фрезу 1 закрепляют на оправке, ее ось устанавливают под углом λ по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси обрабатываемой заготовки 2. Фреза имеет вращательное движение вокруг своей оси n_Ф и поступательное Sв вдоль оси заготовки. Заготовка 2, закрепленная на столе станка, имеет только вращательное движение n_З вокруг своей оси, строго согласованное с вращением червячной фрезы. Червячная фреза представляет собой инструмент, полученный из червяка, в котором под некоторым углом ω к оси прорезаны канавки, а образующиеся при этом зубья затылованы для получения на них необходимых задних углов. Червячная фреза как бы состоит из нескольких зубчатых реек, зубья которых располагаются по винтовой линии. Червячные фрезы могут быть одно- и многозаходными. Обычно червячные фрезы изготавливают из быстрорежущих сталей P18, Р6М5, а сборные червячные фрезы оснащаются гребенками из твердых сплавов ВК6М, ВК8, T15K6, T5K10 и др. Червячная модульная фреза характеризуется следующими параметрами: модулем m, углом зацепления α₀ и углом подъема винтовой линии зуба червячной фразы ω. Значение этих параметров маркируется на торце фрезы. Кроме того, на торце фрезы указывается марки материала фрезы. У червячной модульной фрезы (рис.2) различают:

наружный диаметр – D_e;

внутренний диаметр – D_i;

делительный диаметр – D_t;

длину – Н;

высоту головки – h₁;

высоту ножки – h₂;

высоту зуба – h = h₁ + h₂;

угол наклона винтовой канавки – ω;

шаг в нормальном сечении – t_n;

толщину зуба в нормальном сечении – S_n;

высоту канавки – Н₀.

Шаг в нормальном сечении t_n = πm = 2S_n, где S_n – толщина зуба (ширина впадины), мм. Окружной шаг резьбы t₀ = πD_t/Z, где D_t – делительный диаметр окружности, Z – число зубьев по окружности.

D_t = D_e – 2,5m

Зуб червячной фрезы имеет три режущих кромки – одну периферийную аа и две боковые ab (рис.3в). Для периферийной режущей кромки аа задний угол α определяется как угол между касательной линией к окружности фрезы и касательной к задней поверхности (рис. 3а). Передний угол γ определяется как угол между передней поверхностью и радиальным направлением, проходящим через вершину зуба. Для чистовых фрез обычно угол γ = 0. Для боковых режущих кромок ab задний угол α_δ определяется из развертки на плоскость делительного цилиндра диаметра D_t (рис. 3б). Значение заднего бокового угла определяется по формуле

tgα_δ = tgα · tgα₀

где α – задний угол периферийной режущей кромки, град;

α₀ – угол зацепления, град.

У затылованного зуба фрезы различают также величину затылования К, которую определяют из выпрямленного треугольника amn (рис. Зг)

К = (πD_e/Z) · tgα,

где De – наружный диаметр фрезы, мм;Z – число зубьев фрезы; α – задний угол периферийной режущей кромки, град.

Задний угол α периферийной режущей кромки приближенно можно определить, замерив штангенциркулем диаметр фрезы с учетом затылования D_е^' и толщину зуба фрезы b по формуле:

sinα ~ ( D_е – D_е^' )/2b.

Высоту канавки зуба H₀ (рис.3 ) определяют так:

H₀ = h + k + h₀ + r,

где h – высота зуба(h = 2,5 m), K – величина затылования; h₀ –- удлинение на заточку (h₀ = 2 мм); r – радиус закругления канавки (r ≈ 2 мм).

5.2.2. Зуборезные долбяки

Зуборезный долбяк предназначен для нарезания зубчатых колес методом обкатки на зубодолбежных станках. Схема нарезания зубьев колеса при помощи долбяка приведена на рис.4. Нарезаемое колесо 1 и долбяк 2 получают вращательное движение (движение n_з, и n_д) как пара сопряженных колес. Кроме вращательного движения, долбяку сообщают возвратно-поступательное (или винтообразное при нарезании косозубых колес) движение V_р – V_к. В начале обкатки долбяку сообщают движение в радиальном направлении S_р для врезания на требуемую глубину обработки. Нарезаемое колесо (заготовка) при холостом ходе долбяка немного отходит (движение ΔS) для ликвидации трения

о долбяк. Долбяки бывают прямозубые для нарезания прямозубых колес и косозубые (винтовые) для нарезания косозубых колес.

Долбяк для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями представлен на рис.5. Долбяк представляет собой зубчатое колесо, преобразованное в режущий инструмент. Для этого колесу придали коническую форму, образовали режущие кромки, несколько увеличили высоту головки зуба (на величину зазора в радиальном направлении между зубом одного колеса и впадиной другого). Коническая форма придана долбяку для получения положительных углов. Зуб долбяка имеет переднюю поверхность, периферийную заднюю и две боковые задние поверхности. У каждого зуба долбяка три режущих кромки: 1 – периферийная, очерченная по дуге окружности, и две боковые 2, очерченные по эвольвенте. У долбяка рассматривают передние и задние углы для периферийных (при вершине) и боковых режущих кромок. Передний угол γ и задний угол α для периферийной режущей кромки рассматривается в диаметральной плоскости долбяка. Долбяк затачивают по передней поверхности с образованием переднего угла γ; для стандартных долбяков передний угол при вершине γ = 5°, задний угол при вершине α. = 6°. Для боковых режущих кромок задний и передний углы рассматриваются в плоскости N – N, касательной к основной окружности. Задний угол для боковых режущих кромок α_δ определяют по формуле:

tgα_δ = tgα·sinα_0,

где α – задний угол при вершине, град;

α₀ – угол зацепления, град.

Долбяк характеризуется следующими параметрами: модулем m и углом зацепления α₀. Кроме того, у долбяка различают:

наружный диаметр – D_е;

внутренний диаметр – D_i;

делительный диаметр – D_д;

высоту головки – h₁;

высоту ножки – h₂;

высоту зуба – h = h₁ + h₂;

ширину долбяка – Н;

шаг зуба – t;

толщину зуба – S.

При расчете долбяк рассматривается как корригированное зубчатое колесо (рис.5). Расчетным (исходным) сечением является сечение II - II, расположенное от торцевой плоскости  - I на расстоянии а. Смещение исходного профиля определяют из треугольника mpn:

х = а·tgα,

где а – расстояние от торцевой плоскости  - I до исходной II - II;

α – задний угол при вершине.

Смещение может быть выражено через модуль

х = ξ·m ,

где ξ – коэффициент смещения (берется из справочников);

m – модуль долбяка.

На основании приведенных уравнений следует, что

а = ξ·m/tgα .

Приближенно а ≈ 0,25 Н, где Н – толщина долбяка.

Откуда смещение исходного контура

х = 0,25Н·tgα .

Модуль m и угол зацепления α₀ прямозубого долбяка, а также материал, из которого изготавливается долбяк, обозначены на торце долбяка.

Высота головки зуба h₁ = 1,25m, высота ножки h₂ =1,25m, высота зуба h = 2,5m.

Шаг t по делительной окружности подсчитывают по формуле

t = π·D_д/Z ,

где D_д – делительный диаметр;

Z – число зубьев долбяка.

Диаметр делительной окружности D_д определяется по формуле:

D_д = m·Z .

Толщину зуба по дуге делительной окружности S (в расчетном сечении II - II) принимают равной половине шага

S = t/2 = π·m/2.

5.3. ЗАДАНИЕ

1. Дать характеристику инструмента, предложенного преподавателем.

2. Выполнить эскиз инструмента.

3. Результаты измерений занести в таблицу основных размеров и углов (приложение 1).

5.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

5.4.1. Червячные модульные фрезы

1. Материал режущей части, модуль m, угол зацепления φ₀, угол подъема винтовой линии зуба фрезы ω взять из маркировки на торце фрезы.

2. Число зубьев фрезы по окружности Z подсчитать непосредственно на фразе.

3. Число заходов определить непосредственно на фрезе (по количеству витков, начинающихся на торце фрезы).

4. Замерить штангенциркулем наружный диаметр De ,общую длину Н, минимальный наружный диаметр De´, ширину зуба фрезы b.

5. Рассчитать по ранее приведенным формулам высоту зуба b, толщину зуба Sn, задний угол при вершине, окружной шаг фрезы t₀, величину затылования K; задние углы боковых режущих кромок.

5.4.2. Зуборезные долбяки

1. Материал режущей части, модуль m, угол зацепления α₀ взять из маркировки на торце долбяка.

2. Число зубьев долбяка подсчитать непосредственно на долбяке.

3. Замерить штангенциркулем диаметр De наружной окружности, ширину долбяка Н.

4. Рассчитать диаметр (в расчетном сечении) делительной окружности, подсчитать шаг t и толщину зуба S по делительной окружности, высоту зуба h.

5. Замерить передний угол γ и задний угол α на периферийной режущей кромке настольным угломером в диаметральной плоскости (рис.6).

6. Боковой задний угол α рассчитать по формуле.

5. 5. ВОПРОСЫ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

1. Какие знаете зуборезные инструменты, работающие по методу обкатки?

2. Что собою представляет червячная модульная фреза?

3. Какими параметрами характеризуется фреза?

4. Какие режущие части имеет зуб червячной фрезы?

5. Как определяются передние и задние углы?

6. Что собою представляют зуборезные долбяки?

7. Из каких материалов изготавливаются зуборезные фрезы и долбяки?

5.6. ЛИТЕРАТУРА

1. А.М.Дальский и др. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1977, с.533-534.

2. Н.П.Дубинин и др. Технология металлов и конструкционных материалов. - М.: Высшая школа, 1980.

3. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием, инструмент и станки.- М.: Машиностроение, 1978.

4. Справочник технолога-машиностроителя /Под ред. Р.К.Мещерякова, Т.2.- М.: Машиностроение, 1982, с.192-200.

5.С.В.Егоров, А.Г.Червяков. Резание конструкционных материалов и режущий инструмент. - М.: Высшая школа, 1979.

Приложение 1

Таблица результатов измерений и расчета параметров зуборезных инструментов

Шифр по СТП

Наименование инструмента

Марка материала режущей части

Модуль m

Угол зацепления α0

Угол подъема винтовой линии ω

Число зубьев Z

Наружный диаметр Dе , мм

Делительный диаметр Dд , мм

Длина (ширина) инструмента H, мм

Высота зуба h, мм

Шаг зуба t, мм

Толщина зуба S, мм

Геометричес-кие параметры

Величина затылования К

Передний угол γ, град

Задний угол α, град

Боковой задний угол αδ , град

Червячная модульная фреза

Зуборезный долбяк