Червячные зуборезные фрезы для цилиндрических и червячных колес

Червячные фрезы – это многолезвийный инструмент с режущими кромками, расположенными на винтовой поверхности, и производящий нарезку зубьев движением обката. Оси фрезы и заготовки перекрещиваются.

Изготовление зубьев происходит при профилировании по методу огибания. При вращении удаление стружки с заготовки происходит по всей длине контакта фрезы с заготовкой. Скорость обката режущих кромок фрезы по начальной прямой и зубьев заготовки должна быть равной. Для однозаходней фрезы шаг зубьев по начальной прямой должен быть равным шагу зубьев нарезаемого колеса по начальной окружности: .

Для обеспечения продольной формы зубьев колеса вектор скорости результирующего движения режущих кромок фрезы должен совпадать с требуемой продольной формой зубьев, а при нарезании прямозубых колес он должен быть параллелен оси заготовки. Вектор скорости главного движения находится в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, а вектор скорости обката – в плоскости, перпендикулярной оси заготовки. Вектор относительной скорости результирующего движения в плоскости, проходящей через ось заготовки, для прямозубого колеса:

;

Для однозаходней фрезы:

, ;

В плоскости, перпендикулярной оси заготовки, можно определить длину фрезы и порядок образования поверхностей зубьев колеса в соответствии с линией профилирования. Для образования зубьев колеса в продольном направлении производится продольная подача фрезы при непрерывном вращении заготовки. Поверхность зуба в продольном направлении образуется отдельными резами при перемещении фрезы S_пр на один оборот заготовки, и имеет волнистую форму.

Конструкция фрезы.

Фреза – это червяк с продольными винтовыми или прямыми стружечными канавкамии для образования передних поверхностей зубьев, и затылованными задними поверхностями для образования задних углов. На их пересечении образуются режущие кромки.

Конструктивные элементы фрезы:

1) диаметр и длина фрезы;

2) диаметр посадочного отверстия;

3) число и форма зубьев;

4) направления стружечных канавок;

5) размеры и форма режущих кромок;

6) геометрические параметры режущих зубьев.

Диаметр фрезы влияет на ее конструкцию, точность зубьев и производительность обработки. С увеличением диаметра можно увеличивать число зубьев, что ведет за собой уменьшение угла подъема витков фрезы, уменьшение огранки и волнистости поверхностей нарезаемых зубьев, увеличение угла контакта фрезы и заготовки и, следовательно, равномерность фрезерования.

Можно увеличить диаметр посадочного отверстия и этим самым повысить жесткость и режимы обработки. Хотя при этом увеличивается длина врезания и машинное время обработки, а также крутящий момент и расход материала для изготовления, и трудоемкость самого изготовления.

Ориентировочно, диаметр фрезы определяют:

;

ψ – угол подъема винтовой линии (ψ = 3⁰).

У стандартных фрез для обеспечения бокового зазора колес в зацеплении толщину зуба делают больше половины шага на величину :

;

- утолщение, которое устанавливается в соответствии с ГОСТ в зависимости от модуля ( =0,11...0,21 мм).

ГОСТ устанавливает 5 классов точности червячных фрез (АА, А, В, С, Д) и в соответствии с ГОСТ изготавливается три типа фрез:

1) Цельные повышенной точности (кл. АА).

2) Цельные общего назначения (всех классов).

3) Сборной конструкции (кл. А, В, С, Д).

По бокам фрезы изготавливают цилиндрические буртики длиной l_б=4...6 мм для проверки точности установки. Общая длина:

Диаметр буртика должен быть больше диаметра посадочного отверстия и меньше диаметра окружности, проходящей по стружечным канавкам.

Число зубьев фрезы влияет на размеры окружного шага зубьев, Величину спинки зуба, величину огранки и производительность обработки.

Желательно число зубьев увеличивать, но это влечет уменьшение ширины зуба, жесткости фрезы и числа переточек.

Заднюю поверхность зуба фрезы для образования задних углов делают затылованной в радиальном направлении и шлифуют на длине от 1/3 до 1/2 в зависимости от модуля.

Размеры стружечных канавок должны обеспечивать размещение стружки и выход затыловочного резца. Направление стружечных канавок влияет на величину передних углов, боковых режущих кромок, равномерность фрезерования, на технологичность изготовления, заточку фрез и их контроль. Фрезы изготавливают с прямыми и винтовыми стружечными канавками. Зубья каждой стружечной канавки постепенно входят в контакт с заготовкой, что обеспечивает большую равномерность фрезерования, упрощает заточку и переточку.

Требования к форме режущих кромок и задних поверхностей зубьев:

1) Режущие кромки должны лежать на поверхности основного червяка и сцепляться с эвольвентной поверхностью зубьев колеса.

2) Форма режущей кромки определяется в пересечении эвольвентной поверхности с передней поверхностью стружечной канавки.

3) Задние затыловочные поверхности зубьев фрезы после переточки должны быть на той же поверхности червяка.

При эвольвентном основном червяке при условии неизменной формы образующей линии эту задачу нельзя точно решить, поэтому применяют приближенные формы профилирования, заменяя основной эвольвентный червяк червяком с прямолинейной образующей. В осевом сечении это архимедов червяк или в нормальном – конволютный. У архимедова червяка прямолинейная форма профиля режущей кромки сохраняется при всех переточках.

Усовершенствование:

1) Экономия инструментальных материалов.

2) Развитие сборных и составных конструкций.

3) Изменение схем резания.

4) Улучшение геометрических параметров.

Сборные и составные конструкции фрез изготавливают с режущей частью из быстрорежущей стали, из твердых сплавов и композитов.

Схемы резания изменяют или только на черновых зубьях, или на всех зубьях фрезы для перераспределения нагрузки, а также для уменьшения длины предварительного участка фрезы.

Червячные фрезы для червячных колес.

По конструкции они аналогичны фрезам для обработки цилиндрических колес. Но имеют свои особенности:

1) Ось фрезы располагается перпендикулярно оси заготовки.

2) Фреза вдоль оси колеса не перемещается, а размеры и диаметр фрезы соответствуют размерам червяка.

3) Фрезу чаще всего изготавливают цельной.

4) Количество заходов витков фрезы должно быть равно числу заходов червяка.

При малых диаметрах фрез изготавливают небольшое число зубьев, чаще всего нечетное.

Чтобы избежать повторения расположения режущих кромок на обрабатываемой поверхности, число зубьев фрезы должно быть не кратно числу заходов или числу зубьев колеса.

Окончательная обработка колеса при межосевом расстоянии червячной передачи и подача должны быть радиальные и тангенциальные.

Для уменьшения нагрузок при тангенциальной подаче нужную поверхность фрезы делают конической.