1.9. Назначение и устройство зубофрезерного станка

Цель работы: знания методов нарезания венцов зубчатых колес, устройства, назначения и кинематической схемы зубофрезерного станка модели 5310; умения читать кинематическую схему станка, рассчитывать число зубьев и подбирать сменные зубчатые колеса гитары скоростей, гитар цепей движений обкатки и подачи при нарезании прямозубого зубчатого колеса.

Методы нарезания венцов зубчатых колес

Образование зубьев зубчатого колеса путем удаления материала впадины режущим инструментом выполняют фрезерованием, строганием, долблением, протягиванием, шевингованием и шлифованием. При этом формообразование профиля боковых поверхностей зубьев может осуществляться двумя методами: копированием пальцевой (рис. 1.40, а) и дисковой (рис. 1.40, б) модульными фрезами и обкаткой (рис. 1.41).

Рис. 1.40. Схемы обработки венцов зубчатых колес методом копирования

Метод копирования характеризуется тем, что процесс фрезерования осуществляется режущим инструментом, профиль режущей кромки которого соответствует профилю впадины зуба нарезаемого колеса. При изготовлении зубчатых колес методом обкатки нарезаемому колесу и зуборезному инструменту сообщают кинематически согласованные движения, совокупность которых воспроизводит движения звеньев зубчатой, реечной или червячной передачи. В связи с этим боковая поверхность зуба на венце заготовки образуется как огибающая последовательных положений режущих кромок инструмента в их движении относительно заготовки зубчатого колеса.

Нарезание зубчатого венца методом обкатки осуществляют различными технологическими способами: зубодолблением (рис. 1.41, а, б), зубофрезерованием (рис. 1.41, в) и зубостроганием (рис. 1.41, г). Наибольшее распространение в промышленности получило зубофрезерование.

Зубофрезерованием по методу обкатки можно нарезать венцы цилиндрических зубчатых колес с прямыми (рис. 1.41, в) и винтовыми (рис. 1.42, а) зубьями, а также венцы червячных колес (рис. 1.42, б). Режущим инструментом в этих случаях является червячная модульная фреза, которая представляет собой винт с одно– или многозаходной трапецеидальной резьбой и несколькими наклонными стружечными канавками, служащими для образования режущих лезвий и размещения стружки.

Главным движением резания при зубофрезеровании методом обкатки является вращение фрезы D_г. Заготовка в этом случае совершает вращательное (круговое) движение D_Sкр с частотой вращения n_о, об/мин, так, что

n_о = n_ф k/z , (1.34)

где n_ф – частота вращения фрезы, об/мин; k – число заходов фрезы, z – число зубьев нарезаемого зубчатого колеса.

При изготовлении цилиндрических (прямозубых и винтовых) колес по методу обкатки фрезе наряду с главным движением резания D_г сообщают движение вертикальной подачи D_Sв вдоль оси заготовки. Введение этого движения обеспечивает нарезание зубьев на всей ширине венца.

Для получения винтовых зубьев заготовке помимо движений обкатки (согласованных по частоте вращений фрезы и заготовки) и вертикальной подачи фрезы D_Sв необходимо сообщить дополнительное вращение D_Sкр. Скорость его должна быть согласована с вертикальной подачей S_в следующим образом: при опускании фрезы на шаг винтовой впадины зубчатого колеса заготовка должна дополнительно повернуться на один оборот.

Рис. 1.41. Схемы обработки венцов зубчатых колес методом обкатки

Рис. 1.42. Схемы фрезерования венцов цилиндрических (а) и червячных (б) зубчатых колес

При нарезании цилиндрических зубчатых колес фрезу устанавливают так, чтобы передняя поверхность ее лезвия, образованная пересечением стружечной канавкой витка фрезы, в зоне резания была перпендикулярна направлению впадины нарезаемого колеса. В связи с этим шпиндель станка, на котором закрепляют червячную фрезу, поворачивают на угол , определяемый направлениями и углами подъема (наклона) витков фрезы _ф и зубьев изготавливаемого колеса _к.

При принятом на рис. 1.42, а направлении положительных значений углов  значение этого угла определяют по формулам, приведенным в таблице 1.18.

Таблица 1.18

Формулы определения угла поворота червячной фрезы при нарезании колес c винтовыми зубьями

№ п.п.	Направление подъема витков фрезы	Направление наклона зуба колеса	Формула определения угла 
1	правое	правое	 = ф – к
2		левое	 = ф + к
3	левое	правое	 = –ф – к
4		левое	 = –ф + к

Примечание. Правое и левое направления углов определяют по правилам правого и левого буравчика.

Нарезание венцов червячных зубчатых колес зубофрезерованием методом обкатки имеет свою специфику по отношению к изготовлению цилиндрических колес. Движение вертикальной подачи фрезы D_Sв в этом случае отсутствует. Угол наклона оси фрезы  принимают равным нулю. Фрезу устанавливают так, что ее ось располагается на середине венца колеса. Заготовке при резании сообщают движение радиальной подачи D_Sр (рис. 1.42, б). К особенностям этого способа следует отнести и то, что червячная фреза по своим размерам (диаметру), профилю режущих кромок и числу заходов должна соответствовать червяку, в зацеплении с которым будет работать изготавливаемое зубчатое колесо.