Червячные зуборезные фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Допускается

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Волгоградский государственный технический университет"

Учебное пособие

Червячные зуборезные фрезы

В.В. Токарев, Г.Г. Скребнев,

А.Т. Нарожных, Ю.И. Григоров,

Н.Я. Смольников

1. Исходные данные

Таблица 1

Исходные данные для расчета конволютных червячных зуборезных фрез

Обозначение параметра	Наименование параметра	Примечания
	Тип фрезы	Чистовая фреза или черновая фреза под чистовое зубофрезерование
	Степень точности колеса по ГОСТ 1643-81 [6]
	Класс точности фрезы по ГОСТ 9324-80 [12]
m	Модуль обрабатываемого колеса, мм
в	Угол наклона линии зуба, град.	Задается при проектировании фрез для обработки косозубых колес. Для прямозубых колес в=0°
Б	Угол профиля исходного контура, град.	При использовании стандартного исходного контура согласно ГОСТ 13755-81 принимается б=20°
ha*	Коэффициент высоты головки зуба колеса	При использовании стандартного исходного контура согласно ГОСТ 13755-81 принимается ha*=1
hf*	Коэффициент высоты ножки зуба колеса	При использовании стандартного исходного контура согласно ГОСТ 13755-81 принимается hf*=1,25
сf*	Коэффициент радиуса кривизны переходной кривой во впадине зуба колеса	При использовании стандартного исходного контура согласно ГОСТ 13755-81 принимается сf*=0,38
с0*	Коэффициент радиального зазора в паре фреза - заготовка	В большинстве случаев расчета может быть принято с0*=0,25
j	Боковой зазор зубчатой передачи, мм	Определяется в соответствии со степенью точности и модулем зубчатого колеса согласно методике, изложенной в ГОСТ 1643-81 [6]. Боковой зазор включается в комплект исходных данных только при расчёте чистовых червячных зуборезных фрез
?	Припуск на чистовую обработку, мм	Используется только при расчете черновых червячных зуборезных фрез под чистовое зубофрезерование
	Форма головки зуба колеса согласно ГОСТ 13755-81 [5] (вид модификации)	При наличии модификации головки зуба дополнительно задаются коэффициенты высоты и глубины модификации
?*	Коэффициент глубины модификации профиля головки зуба колеса
hg*	Коэффициент высоты модификации профиля головки зуба колеса

Согласно требованиям ГОСТ 13755-81, значения параметров исходного контура, приведенные в табл. 1, могут быть изменены в случаях, когда к зубчатым передачам предъявляются особые требования. Модификация исходного контура применяется для улучшения работоспособности тяжелонагруженных и высокоскоростных цилиндрических зубчатых передач внешнего зацепления. При этом в качестве линии модификации используется отрезок прямой линии (см. рис. 3.1), а значение коэффициента высоты модификации hg* не должно превышать 0,45. Значение коэффициента глубины модификации выбирается в зависимости от модуля зубчатого колеса и степени точности по нормам плавности работы передачи по табл. 2.

Таблица 2

Значения коэффициента глубины модификации ?* в зависимости от модуля и степени точности зубчатого колеса

Модуль m, мм	Степень точности по нормам плавности работы По ГОСТ 1643-81
	6	7	8
До 2	0,010	0,015	0,020
Свыше 2 до 3,5	0,009	0,012	0,018
Свыше 3,5 до 6,3	0,008	0,010	0,015
Свыше 6,3 до 10	0,006	0,008	0,012
Свыше 10 до 16	0,005	0,007	0,010
Свыше 16 до 25	-	0,006	0,009
Свыше 25 до 40	-	-	0,008

Требования к точности зубчатых передач устанавливаются в соответствии с ГОСТ 1643-81. Стандартом устанавливается двенадцать степеней точности зубчатых колес и передач, обозначаемых в порядке убывания точности числами от 1 до 12. Для каждой степени точности зубчатых колес и передач устанавливаются нормы: кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев зубчатых колес в передаче. При проектировании червячных зуборезных фрез наибольшее значение имеет точность обрабатываемого зубчатого колеса по нормам плавности работы (см. табл. 2). Так, при определении величины бокового зазора в передаче j, которая влияет на значения геометрических параметров профиля зубьев фрезы, следует пользоваться рис. 3.2, а также табл. 3 и табл. 4.

ГОСТ 1643-81 устанавливает шесть видов сопряжений зубчатых колес в передаче (А, В, С, D, Е, Н) и восемь видов допуска на величину бокового зазора (х, у z, а, b, с, d, h) . Вид сопряжения колес в передаче влияет как на степень точности по нормам плавности работы передачи, так и на величину бокового зазора в передаче. Обозначение видов сопряжений производится в порядке убывания величины бокового зазора и допуска на него. На рис. 3.2 приведена схема к определению типов сопряжений и величин гарантированных боковых зазоров. Видам сопряжений Н и Е соответствует вид допуска на боковой зазор h, а видам сопряжений D, С, В и А - виды допуска d, с, b и а соответственно [6, С.З]. Данные, представленные в табл. 3, позволяют установить соответствие между степенью точности зубчатого колеса по нормам плавности работы и видом сопряжения, который определят величину бокового зазора.

Таблица 3

Зависимость вида сопряжений зубчатых колес от степени точности по нормам плавности работы

Вид сопряжений	A	B	C	D	E	H
Степень точности	3-12	3-11	3-9	3-8	3-7	3-7

Помимо видов сопряжений, ГОСТ 1643-81 устанавливает шесть классов отклонений межосевого расстояния передачи, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от I до VI.

Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния передачи (для сопряжений Н и Е - II класса, для сопряжений D, С, В и А - III, IV, V, и VI класса соответственно).

Допускается также изменять соответствие между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния.

Для определения величины гарантированного бокового зазора, которая должна быть учтена при проектировании зуборезного инструмента, могут быть использованы данные, представленные в табл. 4 [6, С. 32].

Значение гарантированного бокового зазора, определенное по табл. 4, может быть использовано в качестве параметра j при определении комплекта исходных данных для расчета' червячной зуборезной фрезы (см. табл. 3.1). Величина допуска на боковой зазор определяется степенью точности обрабатываемого зубчатого колеса.

Таблица 4

Нормы гарантированного бокового зазора jn min, мкм

Межосевое расстояние, мм	Вид сопряжения
	H	E	D	C	B	A
	Класс отклонений межосевого расстояния
	II	II	III	IV	V	VI
До 80	0	30	46	74	120	190
Свыше 80 до 125	0	35	54	87	140	220
Свыше 125 до 180	0	40	63	100	160	250
Свыше 180 до 250	0	46	72	115	185	290
Свыше 250 до 315	0	52	81	130	210	320
Свыше 315 до 400	0	57	89	140	230	360
Свыше 400 до 500	0	63	97	155	250	400
Свыше 500 до 630	0	70	110	175	280	440
Свыше 630 до 800	0	80	125	200	320	500
Свыше 800 до 1000	0	90	140	230	360	560
Свыше 1000 до 1250	0	105	165	260	420	660
Свыше 1250 до 1600	0	125	195	310	500	780
Свыше 1600 до 2000	0	150	230	370	600	920
Свыше 2000 до 2500	0	175	280	440	700	1100
Свыше 2500 до 3150	0	210	330	540	860	1350
Свыше 3150 до 4000	0	260	410	660	1050	1650

ГОСТ 9324-80 [12] устанавливает шесть классов точности червячных зуборезных фрез, обозначаемых в порядке убывания точности (ААА, АА, А, В, С, D). Класс точности проектируемой фрезы определяется степенью точности обрабатываемого зубчатого колеса и назначается в соответствии с данными, представленными в табл. 5 (см. [12, С.44, табл. 5]). Для нарезания зубчатых колес комбинированных степеней точности класс точности фрезы выбирается по табл. 5 в соответствии нормами плавности работы передачи по ГОСТ 1643-81 [6].

Классам точности A-D могут соответствовать как цельные, так и сборные фрезы.

Прецизионные фрезы классов точности ААА и АА должны выполняться только цельной конструкции.

Таблица 5

Рекомендуемое назначение червячных зуборезных фрез в зависимости от степени точности обрабатываемого колеса

Класс точности	Степень точности зубчатого колеса по ГОСТ 1643-81	Примечание
ААА	6	Фрезы класс точности ААА - прецизионные и, как правило, проектируются на основе эвольвентных червяков. Классу точности ААА соответствуют цельные стандартные фрезы ГОСТ 9324-80 типа 1. Допускается выполнение модификации профиля зубьев фрезы.
АА	7	Классу точности АА соответствуют цельные стандартные фрезы ГОСТ 9324-80 типа 2. Допускается выполнение модификации профиля зубьев фрезы.
А	8	Фрезы общего назначения. Классу точности А соответствуют фрезы ГОСТ 9324-80 типа 2 и 3. Допускается выполнение модификации профиля зубьев фрезы.
В	9	Фрезы общего назначения. Классу точности В соответствуют фрезы ГОСТ 9324-80 типа 2 и 3.
С	10	Фрезы общего назначения. Классу точности С соответствуют фрезы ГОСТ 9324-80 типа 2 и 3.
D	11	Фрезы общего назначения. Классу точности D соответствуют фрезы ГОСТ 9324-80 типа 2 и 3.

2. Методика расчета конволютных червячных зуборезных фрез

Расчет конволютных червячных зуборезных фрез представляет собой следующую последовательность шагов, которая включает определение параметров профиля зуба фрезы в нормальном сечении, определение параметров зуба фрезы и назначение конструктивных параметров инструмента.

1. Определение числа заходов фрезы пz0. С увеличением числа заходов фрезы повышается производительность зубофрезерования, однако снижается качество нарезаемого колеса. Поэтому чистовые фрезы проектируются однозаходными. Черновые фрезы рекомендуется проектировать многозаходными. При проектировании многозаходных фрез необходимо, чтобы число заходов фрезы не было кратным числу зубьев нарезаемого колеса. Таким образом, ля чистовых фрез принимается пz0=1, а для фрез, предназначенных для черновой обработки зубчатых колес под чистовое зубофрезерование, принимается пz0=2-3.

2. Назначение расчетного профильного угла исходной рейки. В подавляющем большинстве случаев профильный угол исходной рейки в нормальном сечении принимается равным углу профиля исходного контура нарезаемого зубчатого колеса:

(3.1)

3. Определение шага зубьев фрезы в нормальном сечении:

, мм. (3.2)

4. Определение шага захода (хода) зубьев фрезы в нормальном сечении:

, мм. (3.3)

Расчет величин pn0 и pnz0 ведется с точностью до 0,001 мм.

5. Определение толщины зуба фрезы в нормальном сечении на начальной прямой:

мм, (3.4)

где Sn1 - толщина на делительной окружности зуба-колеса, которое должно быть получено в результате обработки. Толщина зуба нарезаемого зубчатого колеса по дуге делительной окружности определяется по чертежу детали или же рассчитывается аналитически. При проектировании фрез для чистовой обработки для определения величины Sn1 используется формула [23, C.83]

, мм. (3.5)

В случае проектирования фрезы для черновой обработки, при расчете величины Sn1, должна быть учтена величина припуска на чистовое зубофрезерование:

, мм. (3.6)

6. Определение высоты головки зуба фрезы. Головка зуба фрезы обрабатывает ножку зуба колеса. Поэтому высота головки зуба фрезы должна быть равна высоте ножки зуба колеса. Величина hf1 берется из чертежа детали или определяется аналитически:

, мм (3.7)

7. Определение высоты ножки зуба фрезы. Ножка зуба фрезы обрабатывает головку зуба колеса. Поэтому высота ножки зуба фрезы должна быть равна высоте головки зуба колеса. Кроме того, чтобы основание впадины зубьев фрезы не обрабатывало наружную поверхность зубьев колеса, между ними предусматривается зазор, величина которого определяется значением коэффициента c0*.

, мм (3.8)

В приведенной формуле ?у - коэффициент уравнительного смещения. Коэффициент уравнительного смещения определяется по формуле

, (3.9)

где x? - коэффициент суммы смещений, аw - межосевое расстояние, а - делительное межосевое расстояние. Формула (3.9) может быть преобразована к следующему виду:

. (3.10)

В приведенной формуле t, и tw - торцовый угол профиля и угол зацепления соответственно. Величины t, и tw определяются из следующих соотношений:

, рад, (3.11)

, рад. (3.12)

Функция ArcInv(C) является обратной функции инволюты (эвольвентного угла):

, рад, (3.13)

где о представлена в радианах, Методы определения значения угла по значению его инволюты подробно изложены в разделе 4.4. При "ручном" вычислении значения а1w, с использованием метода простых итераций, как правило, достаточно четырех-пяти приближений для достижения достаточной точности.

8. Как можно заметить, определение высоты головки и ножки зуба фрезы для обработки колес со смещением на основе значений ha* и hf* сопряжено со значительными трудностями. В случае, если в комплект исходный данных включены значения dal и dfl, высота головки и ножки зуба фрезы может быть определена с использованием следующих зависимостей:

, мм; (3.14)

, мм; (3.15)

, мм; (3.16)

9. Определение полной высоты зуба фрезы производится по формуле

, мм (3.17)

Величины рассчитываются с точностью до 0,01 мм.

10. Определение радиуса закругления головки зуба фрезы. Профиль зубьев фрезы на вершине и у основания закругляется дугами окружностей аналогично профилю исходного контура (см. рис. 3.1). С увеличением радиуса закругления головки зуба увеличивается стойкость фрезы, однако при этом увеличивается длина переходной кривой во впадине зуба нарезаемого колеса. При проектировании фрез, предназначенных для обработки зубчатых колес, соответствующих требованиям ГОСТ 13755-81, радиус закругления головки определяется радиальным зазором передачи и подсчитывается по формуле

, мм. (3.18)

11. Определение радиуса закругления ножки зуба фрезы производится по формуле

, мм. (3.19)

Величина для фрез без модификации профиля принимается равной 0,3. Для фрез с модифицированным профилем (?*?0 и hg*?0) значение принимается равным 0,2. В обоснованных случаях допускается изменять значение относительно указанных величин. Радиусы и рассчитываются с точностью до 0,01 мм.

12. В случае, если головка зуба обрабатываемого зубчатого колеса модифицирована (?*?0 и hg*?0), производится расчет параметров модификации профиля зуба фрезы. Расчет параметров модификации производится только при проектировании чистовых фрез. При проектировании фрез для черновой обработки данный пункт расчета не выполняется. К числу параметров модификации профиля относятся угол профиля на участке модификации аM0 и высота модификации hg0. В качестве дополнительного параметра может определяться высота до начальной точки переходной окружности на ножке зуба фрезы hM0:

, град; (3.20)

, мм; (3.21)

, мм. (3.22)

На рис. 3.3 представлен профиль зубьев конволютной червячной зуборезной фрезы в сечении, нормальном к направлению витков фрезы.

13. Назначение величины переднего угла на вершине зубьев фрезы. Из теории резания металлов известно, что величина переднего угла инструмента зависит от физико-механических свойств материала обрабатываемого колеса и материала режущей части инструмента. Червячно-модульные фрезы с оптимальными передними углами имеют стойкость в несколько раз больше, чем фрезы с нулевыми передними углами. Но фрезы с передним углом, не равным нулю, искажают профиль зуба нарезаемого колеса, поэтому требуется соответствующая корректировка профиля фрезы, которая является весьма трудоемкой. Поэтому чистовые фрезы проектируются с нулевым передним углом:

. (3.23)

Черновые фрезы проектируются с передним углом при вершине, равным 5-10°, причем корректировка профиля не производится, так как получаемые погрешности профиля укладываются в припуск на чистовое фрезерование.

14. Выбор величины заднего угла на вершине зубьев фрезы. Задний угол на вершине зубьев фрезы принимается согласно ГОСТ 9324-80. Для прецизионных фрез классов точности ААА и АА , принимается равным 10-12°. Для фрез классов точности A-D принимается равным 9-10°. Фактическое значение заднего угла уточняется после назначения величины затылования зубьев фрезы.

15. Назначение диаметра посадочного отверстия. Диаметр посадочного отверстия и наружный диаметр фрезы являются конструктивными параметрами и для различных типов фрез могут изменяться в значительных пределах. Как правило, диаметр посадочного отверстия d0 назначается из условий прочности и жесткости фрезерной оправки и уточняется по данным ГОСТ 9324-80. Диаметр посадочного отверстия может быть также пределен по следующей эмпирической формуле [20, С.220]:

. (3.24)

Значения коэффициентов и для фрез стандартных конструкций модуля 1 мм и более могут быть выбраны по табл. 3.7.

Кроме того, для назначения диаметра посадочного отверстия могут быть использованы типовые функциональные зависимости, представленные в табл. 4.1. Полученное расчетом значение d0 округляется до ближайшего значения стандартного ряда. В табл. 3.8 представлены ряды стандартных значений конструктивных параметров червячных зуборезных фрез согласно ГОСТ 9324-80.

16. Назначение наружного диаметра фрезы dа0. Наружный диаметр фрезы, так же, как и диаметр посадочного отверстия, является конструктивным параметром. С увеличением наружного диаметра фрезы повышается точность нарезаемого зубчатого колеса и улучшается качество обработанной поверхности. Однако увеличение диаметра фрезы приводит к увеличению расхода инструментального материала и снижению производительности зубофрезерования, так как при постоянной скорости резания это приводит к уменьшению числа оборотов фрезы. Кроме того, максимально допустимый диаметр фрезы ограничивается размерами узла крепления стайка. Поэтому для черновых фрез принимают минимально возможный наружный диаметр, а для чистовых фрез наружный диаметр выбирается из условий обеспечения требуемой точности и шероховатости обработанной поверхности.

Таблица 3.7

Значения коэффициентов эмпирических зависимостей для определения конструктивных параметров фрез

Тип фрез					Параметрические ограничения и рекомендации
Цельные прецизионные фрезы класса АА	29,0	0,345	64,8	0,466	Рекомендуется для фрез модуля 1-10 мм.
Цельные прецизионные фрезы класса АА	19,4	0,368	40,3	0,587	Рекомендуется для цельных прецизионных фрез модуля 1-20 мм экспортного исполнения
Цельные фрезы общего назначения классов точности А-D	19,4	0,368	40,3	0,587	Рекомендуется для фрез модуля 1-20 мм.
Сборные фрезы общего назначения классов точности A-D	20,0	0,413	55,5	0,538	Рекомендуется для фрез сборных фрез модуля не менее 8 мм. Допускается округление расчетного наружного диаметра фрезы как до ближайшего меньшего, так и до ближайшего большего значения стандартного ряда.

При назначении наружного диаметра фрезы может быть использована следующая ориентировочная зависимость [20, С.220; 29, С. 691]:

, мм. (3.25)

Кроме того, значение может быть определено с использованием типовых функциональных зависимостей (см. табл. 4.1) или эмпирической зависимости

, мм. (3.26)

Значения коэффициентов и для фрез стандартных конструкций модуля 1 мм и более могут быть выбраны по табл. 3.7. Определенная по эмпирическим формулам величина da0 приводится к ближайшему значению стандартного ряда (см. табл. 3,8).

Таблица 3.8

Ряды стандартных значений конструктивных параметров червячных зуборезных фрез согласно ГОСТ 9324-80

Наименование товара	Обозначение параметра и размерность	Группа фрез	Ряд стандартных значений
Модуль	m, мм		Первый ряд - 1,00; 1,25; 1,50; 2,00; 2,50; 3,00; 4,00; 5,00; 6,00; 8,00; 10,0; 12,0; 16,0; 20,0; 25,0. Второй ряд - 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,50; 4,50; 5,50; 7,00; 9,00; 11,0; 14,0; 18,0; 22,0. Третий ряд - 3,25; 3,75; 4,25; 6,5
Диаметр посадочного отверстия	d0, мм		16; 22; 27; 32; 40; 50; 60; 70; 80; 100.
Диаметр контрольных буртиков	dб0, мм	Цельные фрезы	25; 33; 40; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100.
Наружный диаметр фрезы	dа0, мм	Цельные фрезы	40; 50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 118; 125; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200; 212; 236; 250
		Сборные фрезы	180; 200; 212; 225; 250; 265; 280; 300; 305; 320; 340.
Число зубьев фрезы	z0		6; 7; 8; 9; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24.
Величина основного и дополнительного затылования	К, К1, мм	Цельные фрезы	2,5; 3; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 8,5; 9; 9,5; 10; 10,5; 13,5; 15; 16.
		Сборные фрезы	12; 13; 14; 15; 16; 16,5; 17; 18; 18,5; 19; 20; 21; 22.
Длина фрезы	L0, мм	Цельные фрезы	32; 40; 50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 165; 170; 175; 180; 200; 224; 250; 280; 300.
		Сборные фрезы	165; 170; 180; 200; 210; 215; 225; 240; 270; 290; 310.
Длина контрольных буртиков	Lб0, мм	Цельные фрезы	4; 5; 6.

17. Определение числа стружечных канавок фрезы. Число зубьев (стружечных канавок) фрезы влияет на количество резов, формирующих профиль зуба колеса, на высоту гребешков, получающихся в процессе обработки, на толщину срезаемого слоя, на равномерность фрезерования. Для уменьшения шероховатости обработанной поверхности число зубьев необходимо принимать по возможности большим, учитывая, однако, при этом возможность затылования задних поверхностей зубьев фрезы. Чаще всего число зубьев ориентировочно определяется из условия равномерности фрезерования по формуле

(3.27)

В приведенной формуле щ - коэффициент, характеризующий перекрытие зубьев фрезы (коэффициент равномерности зубофрезерования), ц - угол контакта фрезы с заготовкой. Коэффициент равномерности зубофрезерования может быть определен по типовой функциональной зависимости (см. табл. 4.1) или назначен проектировщиком. При назначении величины щ следует принимать его значение в диапазоне 1,0...1,3, причем большие значения и соответствуют большему модулю обрабатываемого колеса и более высокому классу точности инструмента. Угол контакта фрезы с заготовкой приближенно определяется из соотношения

, рад, (3.28)

где h1 - полная высота зуба нарезаемого колеса

или , мм (3.29)

Полученное значение z0 округляется до ближайшего значения стандартного ряда (табл. 3.8). С целью упрощения контроля наружного диаметра фрезы рекомендуется принимать четное число зубьев.

18. Определение величины основного затылования. Величина основного затылования определяется по формуле

, мм (3.30)

Рассчитанное значение величины K округляется в большую сторону до значения стандартного ряда (табл. 3.8). После приведения значения K к стандартному ряду, производится уточнение фактической величины заднего угла на вершине фрезы и определение фактической величины Сокового заднего угла по следующим формулам:

, град, (3.31)

, град, (3.32)

Задний угол на боковых сторонах должен быть не менее 3°. В случае, если величина фактического заднего угла на боковых режущих кромках оказывается менее 3°, необходимо увеличить величину основного затылования K до следующего значения стандартного ряда и повторить вычисление и . Процесс повторяется до тех пор, пока не выполнится условие .

19. Определение величины дополнительного затылования К. Величина дополнительного затылования назначается в 1,2-1,5 раза больше величины основного затылования и приводится к значению стандартного ряда (табл. 3.8). Кроме того, для назначения величины дополнительного затылования может быть использована типовая функциональная зависимость (см. табл. 4.1).

20. Определение глубины стружечной канавки. Глубина стружечной канавки (высота зуба) червячных фрез при наличии двойного затылования определяется по формуле

, мм, (3.33)

Для фрез с одинарным затылованием величина определяется по формуле

, мм, (3.34)

Радиус закругления дна стружечной канавки для фрез модуля 2-10 мм может быть выбран на основании данных, представленных в табл. 3.9. Для фрез иных модулей может быть рассчитан по методике, изложенной в [20, С. 98].

Таблица 3.9

Величины радиуса закругления дна стружечной канавки червячных зуборезных фрез

Модуль m, мм	2-2,25	Свыше 2,25 до 8	Свыше 8 до 10
Радиус во впадине стружечной канавки	1,5	2,0	2,5

21. Проведенный расчет полностью определяет диаметральные размеры фрезы. После проведения расчета диаметральных параметров проводится проверка следующего условия:

(3.35)

где - коэффициент толщины стенки корпуса фрезы, который определяется по формуле

(3.36)

Для фрез стандартных конструкций значение изменяется в пределах от 0,45 до 1,13, причем большие значения () соответствуют конструкциям сборных фрез и фрезам больших модулей. Кроме того, должно выполняться условие [21, С. 24]

. (3.37)

Для того чтобы цельные фрезы могли быть снабжены контрольными буртиками, в ряду стандартных значений (см. табл. 3.8) должно присутствовать хотя бы одно значение, удовлетворяющее условию

. (3.38)

В случае если хотя бы одно из условий (3.35)-(3.38) не выполняется, необходимо вернуться к назначению диаметра посадочного отверстия или наружного диаметра фрезы (пункты расчета 15 и 16) и произвести изменение принятых к расчету значений. Изменение значений заключается в понижении на одну ступень стандартного ряда значения или повышении на одну ступень значения . Повышение значения является предпочтительным. После изменения значения диаметра посадочного отверстия или наружного диаметра фрезы расчет конструктивных параметров повторяется от пункта 15 или 16 до проверки условий (3.35)-(3.38).

22. В случае если условия (3.35)-(3.38) выполняются, для цельных фрез производится назначение диаметра контрольных буртиков . Диаметр контрольных буртиков назначается по табл. 3.8. В качестве диаметра контрольных буртиков используется максимальное табличное значение , для которого выполняется условие (3.38).

23. Выбор угла профиля стружечной канавки. Угол профиля стружечной канавки назначается в зависимости от числа зубьев фрезы согласно табл. 3.10 или рассчитывается в соответствии с методикой, изложенной в [20, С.98].

Таблица 3.10

Величина угла профиля стружечной канавки червячных зуборезных фрез

Число зубьев фрезы, z0	До 8	Свыше 8 до 10	Свыше 10
Угол профиля стружечной канавки и, град	25	22	18

24. Определение длины шлифованной части зуба. Длина шлифованной части зуба определяется для чистовых фрез (фрез с двойным затылованием). Расчетная формула для определения длины шлифованной части зуба

, мм, (3.39)

где - шаг зубьев фрезы в торцовом сечении на окружности диаметра :

, мм, (3.40)

- коэффициент для расчета длины шлифованной части. Согласно ГОСТ 9324-80, рекомендуется принимать для фрез модуля до 4 мм, для фрез модуля свыше 4 мм.

25. Определение среднего расчетного диаметра фрезы. Важным элементом фрезы является расчетный диаметр, который соответствует диаметру делительного цилиндра основного червяка. По нему определяются угол наклона стружечной канавки, угол подъема витков фрезы и другие величины. По мере переточек с уменьшением наружного диаметра фрезы уменьшается и действительный средний диаметр профиля зубьев, а следовательно, изменяется и угол подъема витков фрезы и угол наклона продольной канавки. Для уменьшения отклонения фактических размеров угла подъема витков и угла наклона продольных канавок от расчетных средний диаметр при проектировании фрезы принимается в сечении, отстоящем от передней поверхности зуба фрезы на 0,1-0,25 окружного шага. Тогда средний расчетный диаметр может быть определен по формуле

, мм, (3.41)

Для фрез с одинарным затылованием коэффициент принимается равным 0,25; для фрез с двойным затылованием назначается в пределах 0,1-0,15. Величина среднего расчетного диаметра рассчитывается с точностью до 0,01 мм.

26. Выбор направления витков фрезы. Если фреза предназначена для нарезания прямозубых колес, то принимается правое направление витков, для косозубых колес - одноименное с наклоном зубьев колеса, то есть для колес с правым наклоном зубьев следует принимать правое направление витков, а для левых колес - левое направление витков фрезы.

27. Определение угла подъема витков фрезы. Угол подъема витков фрезы на среднем расчетном диаметре определяется по формуле

, град. (3.42)

Величина угла подъема витков фрезы определяется с точностью до 1' или 0,01 град.

28. Определение угла наклона стружечной канавки. Для получения на обеих сторонах зубьев одинаковых передних углов стружечные канавки делаются винтовыми. Передняя поверхность канавок располагается нормально к виткам по среднему расчетному цилиндру, то есть на расчетном цилиндре угол наклона канавки равен углу подъема витков. Поэтому направление стружечных канавок обратно направлению витков фрезы: для правых витков выполняются левые канавки и наоборот. При угле подъема витков не более 6° допускается изготовление фрез с прямыми осевыми стружечными канавками. В этом случае передняя поверхность и, соответственно, режущие кромки фрезы располагаются в плоскости, проходящей через ось фрезы. Кроме того, осевые стружечные канавки используются в конструкциях сборных червячных зуборезных фрез. Таким образом, в зависимости от типа стружечных канавок принимаются следующие значения угла наклона винтовой линии канавки на среднем расчетном диаметре:

или , град. (3.43)

29. Определение хода винтовой стружечной канавки. Ход винтовой стружечной канавки (шаг винтовой линии канавки) определяется формулой

, мм. (3.44)

Величина хода винтовой стружечной канавки определяется с точностью до 1 мм.

30. Определение шага профиля по оси. Значение шага профиля по оси зависит от угла подъема витков фрезы и определяется по формуле

, мм. (3.45)

Величина шага профиля по оси определяется с точностью до 0,001 мм.

31. Определение шага захода по оси. Величина шага захода по оси определяется по формуле

 или , мм. (3.46)

Величина шага захода по оси определяется с точностью до 0,001 мм.

32. Выбор типа шпоночного паза. Червячно-модульные фрезы могут выполняться с продольным или торцовым шпоночным пазом. Продольный шпоночный паз дает возможность сравнительно просто контролировать биение фрезы и передвигать фрезу вдоль оправки, однако он ослабляет тело фрезы. Торцовый шпоночный паз не ослабляет тело фрезы, но усложняет контроль биения фрезы. В настоящее время червячно-модульные фрезы изготавливаются в основном с продольным шпоночным пазом. В соответствии с требованиями ГОСТ 9324-80 прецизионные фрезы класса точности АА должны изготавливаться только с продольным шпоночным пазом. Фрезы общего назначения классов точности A-D допускается изготавливать с гнездами под торцовые шпонки [12, С. 10].

33. Назначение размеров шпоночного паза. Размеры шпоночного паза назначаются в зависимости от его типа и диаметра посадочного отверстия в соответствии с требованиями ГОСТ 9472-83 [13]. Размеры продольного и торцового шпоночного паза согласно ГОСТ 9472-83 приведены в табл 3.11. Данные таблицы иллюстрируются схемой на рис.3.4.

Допуски и предельные отклонения на размеры посадочной отверстия определяются требованиями ГОСТ 9472-83, а также техническими требованиями к фрезам различных классов точности, определяемыми ГОСТ 9324-80.

Таблица 3.11

Величины конструктивных параметров шпоночного паза ГОСТ 9472-83, мм

d (поля допусков Н7 или Н6)	Продольный шпоночный паз	Торцовый шпоночный паз
	b	C1 (поле допуска Н12)	R*		b1 (поле допуска Н11)	R1**	e
			min	max			min	M1,2ax	min	max
16	4	17,7	0,4	0,6	0,7	8,4	0,7	1,0	0,6	0,8	0,8
22	6	24,1	0,7	1,0	0,9	10,4	0,9	1,2	0,6	0,8	0,8
27	7	29,8	0,9	1,2	0,9	12,4	0,9	1,2	0,8	1,0	0,8
32	8	34,8	0,9	1,2	0,9	14,4	1,2	1,6	0,8	1,0	0,8
40	10	43,5	0,9	1,2	0,9	16,4	1,5	2,0	1,0	1,3	0,8
50	12	53,5	1,1	1,6	0,9	18,4	1,5	2,0	1,0	1,3	0,8
60	14	64,2	1,1	1,6	0,12	20,5	1,5	2,0	1,0	1,3	0,10
70	16	75,0	1,5	2,0	0,12	22,5	2,0	2,5	1,2	1,5	0,10
80	18	85,5	1,5	2,0	0,12	25,5	2,0	2,5	1,2	1,5	0,10
100	25	107,0	2,0	2,5	0,12	25,5	2,5	3,0	1,6	1,9	0,10

конволютный червячный зуборезный фреза

* Допускается радиус R заменять фаской

** Допускается радиус R заменять фаской

34. Определение диаметра выточки посадочного отверстия. Для уменьшения посадочной поверхности отверстие снабжается выточкой. Ориентировочно диаметр выточки определяется по формуле

, мм. (3.47)

Расчетное значение диаметра выточки посадочного отверстия округляется в большую сторону до целого значения.

35. Назначение ширины контрольных буртиков. Ширина контрольных буртиков принимается равной 4; 5 или 6 мм. Как правило, большие значения соответствуют большим значениям модуля фрезы. Кроме того, в обоснованных случаях ГОСТ 9324-80 допускает увеличение для цельных фрез модуля 1-20 мм. Фрезы сборной конструкции выполняются без контрольных буртиков, поэтому назначение длины буртиков для таких фрез не производится.

36. Определение длины рабочей части фрезы. В основу расчета длины рабочей части фрезы положено следующее соображение: длина рабочей части фрезы должна быть не меньше длины проекции линии зацепления на начальную прямую рейки, которая приближенно равна . При работе червячная фреза изнашивается неравномерно. Для увеличения срока ее службы желательно периодически передвигать фрезу на оправке и вводить в работу незатупившиеся зубья. В связи с этим при расчете длины рабочей части фрезы предусматривают некоторый запас длины на возможные перемещения фрезы на оправке (запас на осевые перестановки). Если обозначить число допустимых перестановок фрезы символом м, то запас длины на перестановки определится выражением . Кроме того, часть крайних - зубьев у торцов фрезы получается уменьшенной толщины из-за винтового характера витков фрезы. Чтобы исключить их из работы, увеличивают длину фрезы еще на один шаг. Таким образом, длина рабочей части фрезы определяется по формуле

, мм. (3.48)

Значение коэффициента м может изменяться в широких пределах. Так, для фрез стандартных конструкций м находится в пределах от 3 до 18,5, причем большие значения м соответствуют фрезам меньшего модуля. К расчету может Сыть принято значение м, рассчитанное по эмпирический зависимости

, (3.49)

где = 17, =-0,542. Кроме того, значения м для различных типов фрез могут быть определены по типовым функциональным зависимостям (табл. 4.1).

Фрезы для обработки зубчатых колес модуля свыше 5 мм с углом наклона зубьев более 20° рекомендуется снабжать заборным конусом. Фрезы с заборным конусом не допускают осевых перестановок, поэтому при расчете рабочей длины таких фрез второе слагаемое в формуле (3.48) полагается равным нулю.

Основные параметры заборного конуса представлены на рис. 3.5. Точное аналитическое определение длины фрезы, оснащенной заборным конусом, является достаточно трудоемким. В практических расчетах длина заборного конуса, как правило, принимается равной удвоенному осевому шагу профиля фрезы, а высота заборного конуса принимается равной (0,8...0,9). Угол заборного конуса может быть рассчитан по формуле:

, град. (3.50)

Для определения рабочей длины фрезы с заборным конусом может использоваться следующая приближенная формула:

, мм. (3.51)

37. Определение общей длины фрезы. Общая длина фрезы складывается из длины рабочей части фрезы и ширины двух контрольных буртиков

, мм. (3.52)

Рассчитанная длина фрезы округляется до ближайшего большего значения стандартного ряда (табл. 3.8).

38. Определение длины шлифованной части посадочного отверстия (длины посадочных поясков). Длина шлифованной части посадочного отверстия с каждого торца определяется по формуле

, мм. (3.53)

Рассчитанная величина округляется до ближайшего целого значения.

Размещено на Allbest.ru