Расчет нарезания шестерни с простым числом зубьев. Настройна станка для нарезания резьбы

Общие правила настройки станка для нарезания резьбы . Для нарезания резьбы на токарном станке необходимо, чтобы в то время, когда нарезаемая деталь делает полный оборот, резец перемещался на величину шага (хода) одноходовой и хода многоходовой нарезаемой резьбы.

После нескольких проходов резца, углубляемого перед каждым проходом в металл детали, на поверхности последней получаются винтовая канавка и винтовой выступ, образующие резьбу.

Указанное выше согласование скоростей перемещения резца и вращения детали достигаются на современных станках соответствующей установкой рукояток коробки подач, а на старых станках путем соединения шпинделя и ходового винта набором сменных шестерен. Встречаются станки, у которых коробка подач не обеспечивает возможности нарезания некоторых резьб. На таких станках при нарезании резьб, кроме коробки подач, используются и сменные шестерни.

Настройка для нарезания резьбы станка со сменными шестернями . К таким станкам прилагается пятковый или четный набор сменных шестерен.

Пятковый набор состоит из шестерен с числом зубьев, кратным 5, а именно: 20; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 110; 120.

В четный набор входят шестерни с числом зубьев, кратным 2, а именно: 20; 20; 24; 28; 32; 36; 40; 44; 48; 52; 56; 60; 64; 68; 72; 76; 80.

К каждому из этих наборов прилагается шестерня, имеющая 127 зубьев, так как число 127 входит в передаточное отношение сменных шестерен, если шаг нарезаемой резьбы выражен в миллиметрах, а шаг ходового винта станка в дюймах, или наоборот.

Определение передаточного отношения сменных шестерен при нарезании резьбы на станках, не имеющих коробки подач, производится по следующему правилу.

Передаточное отношение сменных шестерен, устанавливаемых на станок при нарезании резьбы, равно шагу резьбы нарезаемого винта, деленному на шаг резьбы ходового винта станка, на котором нарезается резьба.

Правило это выражается формулой

где i - передаточное отношение сменных шестерен;

S н - шаг нарезаемой резьбы;

S x - шаг ходового винта станка.

Формула справедлива лишь для случая, когда передаточное отношение шестерен, соединяющих шпиндель с первой сменной шестерней, равно единице.

Шаги резьб нарезаемой и ходового винта, подставляемые в формулу {13), должны быть выражены в одинаковых мерах.

Если один из них выражен в миллиметрах, а другой в дюймах, необходимо шаг резьбы, выраженный в дюймах, перевести в миллиметровый, умножив его на 25,4.

Если шаг одной или обеих резьб (нарезаемой и ходового винта) выражен числом витков на 1", то для определения величины этого шага в дюймах следует разделить 1" на число витков данной резьбы, приходящихся на 1".

Рис. 174. Установка одной пары сменных колес

После того как передаточное отношение сменных шестерен, необходимых для нарезания данной резьбы, определено, необходимо выбрать числа зубьев шестерен, руководствуясь следующим правилом.

Для определения чисел зубьев шестерен, необходимых для нарезания данной резьбы, следует числитель и знаменатель дроби, выражающей передаточное отношение этих шестерен, умножить на одно и то же число. Это число надо брать таким, чтобы числитель и знаменатель дроби, получившейся в результате только что указанного умножения, были равны числам зубьев сменных шестерен, имеющихся при станке.

В случаях, когда после умножения числителя и знаменателя дроби, выражающей передаточное отношение, на любое число получаются шестерни, которых нет в наборе, приходится на станок устанавливать две пары шестерен (рис. 175). Для определения передаточного отношения каждой пары шестерен разлагают дробь, выражающую требуемое передаточное отношение, на две дроби.

Рис. 175. Установка двух пар сменных колес

При неудачном выборе сменных шестерен может случиться (рис. 175), что вторую ведущую шестерню Z 3 будет невозможно установить на станке, так как этому будет мешать палец 1 трензеля. Может случиться и так, что установке первой ведомой шестерни Z 1 будет мешать конец ходового винта 2.

Необходимо, чтобы сумма зубьев первой пары шестерен была больше числа зубьев ведущей шестерни второй пары, увеличенного на 15, а сумма зубьев второй пары шестерен была больше числа зубьев ведомой шестерни первой пары, также увеличенного на 15.

Если выбранные шестерни этому правилу не удовлетворяют, необходимо заменить их другими. Иногда оказывается достаточным поменять местами ведущие или ведомые шестерни.

Чтобы проверить правильность подсчетов, сделанных при выборе сменных шестерен, следует шаг ходового винта станка умножить на дробь, числителем которой является произведение чисел зубьев ведущих шестерен, а знаменателем - произведение чисел ведомых. В результате умножения должен получиться шаг нарезаемой резьбы.

Некоторые особые приемы подбора сменных шестерен для нарезания резьбы на станке, не имеющем коробки подач . При нарезании дюймовой резьбы на станке с миллиметровым ходовым винтом или наоборот иногда необходима шестерня со 127 зубьями. Если эта шестерня отсутствует, требуемая резьба может быть нарезана путем замены точного значения 1 дюйма, выраженного в миллиметрах, его приближенным значением. Подобно этому можно поступать и при нарезании червяков. В том и другом случаях в результате таких замен можно обойтись без специальных шестерен. Получающиеся при этом ошибки в шаге резцов и червяков обычно не имеют практического значения.

Мастера, технологи и фрезеровщики механообрабатывающих цехов, в станочных парках которых есть зубофрезерные станки, регулярно сталкиваются при изготовлении косозубых цилиндрических зубчатых колес с вопросом максимально точного подбора шестеренок гитары дифференциала.

Если не вдаваться в подробности работы кинематической схемы зубофрезерного станка и технологического процесса нарезания зубьев червячной фрезой, то данная задача заключается в сборке двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора с заданным передаточным отношением (u ) из имеющегося комплекта сменных колес. Этот редуктор и есть гитара дифференциала. В комплект (приложение к станку) входит, как правило, 29 зубчатых колес (иногда более 50) с одинаковым модулем и диаметром посадочного отверстия, но с разным количеством зубьев. В наборе могут присутствовать по две-три шестерни с одинаковым количеством зубьев.

Схема гитары дифференциала изображена ниже на рисунке.

Настройка гитары дифференциала начинается с определения расчетного передаточного отношения (u ) по формуле:

u =p *sin (β )/(m *k )

p – параметр конкретной модели станка (число с четырьмя-пятью знаками после запятой).

Значение параметра (p ) индивидуально для каждой модели, приводится в паспорте на оборудование и зависит от кинематической схемы привода конкретного зубофрезерного станка.

β – угол наклона зубьев нарезаемого колеса.

m – нормальный модуль нарезаемого колеса.

k – число заходов червячной фрезы, выбранной для работы.

После этого необходимо выбрать из набора такие четыре шестерни с числами зубьев Z 1 , Z 2 , Z 3 и Z 4 , чтобы, установленные в гитару дифференциала, они образовали редуктор с передаточным отношением (u’ ) максимально близким к рассчитанному значению (u ).

(Z 1 /Z 2 )*(Z 3 /Z 4 )=u’ ≈u

Как это сделать?

Подбор чисел зубьев шестеренок, обеспечивающий максимальную точность, можно выполнить четырьмя способами (по крайней мере, известными мне).

Рассмотрим кратко все варианты на примере зубчатого колеса с модулем m =6 и углом наклона зубьев β =8°00’00’’ . Параметр станка p =7,95775 . Червячная фреза – однозаходная k =1 .

Для исключения ошибок при многократных расчетах составим простую программу в Excel, состоящую из одной формулы, для расчета передаточного числа.

Расчетное передаточное число гитары (u ) считываем

в ячейке D8: =D3*SIN (D6/180*ПИ())/D5/D4 =0,184584124

Относительная погрешность подбора не должна превышать 0,01%!

δ =|(u -u’ )/u |*100<0,01%

Для высокоточных передач это значение может быть гораздо меньше. В любом случае следует всегда стремиться к максимальной точности в расчетах.

1. «Ручной» подбор колес гитары дифференциала.

Значение передаточного отношения (u ) представляем приближениями в виде обычных дробей.

u =0,184584124≈5/27≈12/65≈79/428≈91/493 ≈6813/36910

Это можно сделать при помощи программы для представления многозначных констант приближениями в виде дробей с заданными точностями или в Excel подбором.

Выбираем подходящую по точности дробь и раскладываем ее числитель и знаменатель на произведения простых чисел. Простые числа в математике – это те, что делятся без остатка только на 1 и на себя.

u’ =91/493=0,184584178

91/493=(7*13)/(17*29)

Умножаем числитель и знаменатель выражения на 2 и на 5. Получаем результат.

((5*7)*(2*13))/((5*17)*(2*29))=(35*26)/(85*58)

Z 1 =26 Z 2 =85 Z 3 =35 Z 4 =58

Вычисляем относительную погрешность выбранного варианта.

δ =|(u -u’ )/u |*100=|(0,184584124-0,184584178)/0,184584124| *100=0,000029%<0.01%

2. Настройка гитары по таблицам справочника.

С помощью таблиц справочника М.И. Петрика и В.А. Шишкова «Таблицы для подбора зубчатых колес» можно быстро решить рассматриваемую задачу. Методология работы подробно и понятно описана в самом начале книги.

Стандартный комплект В.А. Шишкова содержит 29 зубчатых колес с числами зубьев: 23; 25; 30; 33; 37; 40; 41; 43; 45; 47; 50; 53; 55; 58; 60; 61; 62; 65; 67; 70; 73; 79; 83; 85; 89; 92; 95; 98; 100.

Используем этот набор в решении нашей задачи.

Результат подбора по таблицам:

Z 1 =23 Z 2 =98 Z 3 =70 Z 4 =89

u’ =(23*70)/(98*89)=0,184590690

<0,01%

3. Гитара дифференциала в режиме on-line.

Заходите на сайт по адресу: sbestanko.ru/gitara.aspx и, если ваша модель станка присутствует в списке исходных данных, то задаете параметры нарезаемого колеса и червячной фрезы и ждете результат расчета. Иногда считает долго, иногда не находит решений.

Для нашего примера сервис не представил решений для точностей 5 и 6 разрядов после запятой. Зато для точности 4 знака после запятой выдал 136 вариантов!!! Мол — ковыряйтесь!

Лучший из представленных on-line сервисом результатов:

Z 1 =23 Z 2 =89 Z 3 =50 Z 4 =70

u’ =(23*50)/(89*70)=0,184590690

δ =|(u -u’ )/u |*100=|(0,184584124-0,184590690)/0,184584124| *100=0,003557%<0,01%

4. Настройка гитары дифференциала в программе «Duncans Gear calculator».

Использование этой бесплатной программы, видимо, лучший вариант из четырех предложенных к рассмотрению. Программа не требует установки и начинает работать сразу после запуска файла gear.exe. В файле Справка.txt – краткая инструкция пользователя. Скачать программу можно без проблем на официальном сайте metal.duncanamps.com/software.php.

Одним из главных достоинств программы является то, что она позволяет находить решения из набора фактически имеющихся в наличии сменных зубчатых колес. Пользователь может изменять состав комплекта. После выключения программы заданный набор сменных зубчатых колес сохраняется в памяти и при новом запуске не требует повторного ввода!

На скриншоте внизу — итог работы программы с рассматриваемым примером при использовании стандартного комплекта В.А. Шишкова.

Самые точные комбинации располагаются вверху итогового списка. Результат идентичен результатам настройки гитары дифференциала по таблицам справочника и с помощью on-line сервиса.

На следующем снимке — итог работы программы при использовании набора состоящего из стандартного комплекта В.А. Шишкова и двух дополнительных колес с числами зубьев 26 и 35.

Результат повторяет итог «ручного» подбора!

«Ручным» подбором мы, скорее случайно, нашли наиболее точное решение. Но в полученном результате фигурируют зубчатые колеса с числами зубьев 26 и 35, которых может не оказаться в комплекте к станку.

Если не привязываться к конкретному комплекту сменных колес, то, убрав галочку в чекбоксе, получим наборы из четырех шестеренок, обеспечивающие максимально достижимую точность в указанном выше диапазоне чисел зубьев. Можно изготовить отсутствующие в комплекте к станку сменные колеса и использовать их при настройке гитары дифференциала.

После выбора зубчатых колес следует проверить возможность их размещения (возможность сборки) в корпусе гитары станка. В руководствах к станкам приведены специальные номограммы, по которым это легко сделать. В крайнем случае, в собираемости гитары дифференциала можно убедиться опытным путем.

Отзывы, вопросы, и замечания, уважаемые читатели, оставляйте, пожалуйста, в комментариях внизу страницы.

При обработке зубьев, шлицев, пазов, нарезании винтовых канавок и других операциях на фрезерных станках часто применяют делительные головки. Делительные головки, как приспособления, используют на консольных универсально-фрезерных и широкоуниверсальных станках. Различают простые и универсальные делительные головки.

Простые делительные головки применяют для непосредственного деления окружности вращения обрабатываемой заготовки. Делительный диск у таких головок закреплен на шпинделе головки и имеет деления в виде шлицев или отверстий (в количестве 12, 24 и 30) для защелки фиксатора. Диски с 12-ю отверстиями позволяют делить один оборот заготовки на 2, 3, 4, 6, 12 частей, с 24 отверстиями - на 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 части, а с 30 отверстиями - на 2, 3, 5, 6, 15, 30 частей. Специально изготовленные делительные диски головки могут быть использованы и для других чисел деления, в том числе и для деления на неравные части.

Универсальные делительные головки применяют для установки обрабатываемой заготовки под требуемым углом относительно стола станка, ее поворота вокруг своей оси на определенные углы, сообщения заготовке непрерывного вращения при фрезеровании винтовых канавок.

В отечественной промышленности на консольных универсально-фрезерных станках применяют универсальные делительные головки типа УДГ (рис. 1, а). На рис 1, 6 показаны вспомогательные принадлежности к делительным головкам типа УДГ.

На широкоуниверсальных инструментальных фрезерных станках используют делительные головки конструктивно отличающиеся от делительных головок типа УДГ (они снабжены хоботом для установки заднего центра и, кроме того, имеют некоторое отличие в кинематической схеме). Настройка головок обоих типов производится идентично.

В качестве примера на рис. 1, а показана схема обработки фрезерованием заготовки с использованием универсальной делительной головки. Заготовку / устанавливают на справке в центрах шпинделя 6 головки 2. и задней бабки 8. Модульная дисковая фреза 7 от шпинделя фрезерного станка получает вращение, а стол станка - рабочую продольную подачу. После каждого периодического поворота заготовки зубчатого колеса обрабатывается впадина между соседними зубьями. После обработки впадины стол ускоренно перемещается в исходное положение.

Рис. 1. Универсальная делительная головка УДГ: а - схема установки заготовки в делительной головке (1- заготовки; 2 - головка; 3 - рукоятка; 4 - диск; 5 - отверстие; 6 - шпиндель; 7 - фреза; 8 - бабка); б - вспомогательные принадлежности к делительной головке (1- шпиндельный валик; 2- передний центр с поводком; 3 - домкратик; 4 - хомутик; 5 - жесткая центровая оправка: 6- консольная оправка; 7- поворотная плита). Цикл движений повторяется до полной обработки всех зубьев колеса. Чтобы установить и зафиксировать заготовку в рабочую позицию с помощью делительной головки, вращают ее шпиндель 6 рукояткой 3 по делительному диску 4 с лимбом. При попадании оси рукоятки 3 в соответствующее отверстие делительного диска, пружинное устройство головки фиксирует рукоятку 3. На диске с двух сторон концентрично расположены по 11-ть окружностей с числами отверстий 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, ^7, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66. Кинематические схемы универсальных делительных головок показаны на рис, 2. В универсальных лимбовых делительных головках вращение рукоятки 1 (рис. 2, а-в) относительно лимба 2 передается через зубчатые колеса Zs, Z6 и червячную передачу Z7, Zs шпинделю. Головки настраивают на непосредственное, простое и дифференциальное деление.

Рис. 2. Кинематические схемы универсальных делительных головок: а, б, в - лимбовые; г - безлимбовые; 1 - рукоятка; 2 - лимб делительный; 3 - диск неподвижный. Метод непосредственного деления применяют при делении окружности на 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18, 24, 30 и 36 частей. При непосредственном делении отсчет угла поворота осуществляют по градуированному на 360" диску с ценой деления V. Нониус позволяет выполнять этот отсчет с точностью до 5", Угол а, град, поворота шпинделя при делении на z частей определяют по формуле
а=3600/z
где z - заданное число делений.

При каждом повороте шпинделя головки к отсчету, соответствующему положению шпинделя до поворота, сдедует прибавить величину, равную значению угла а, найденному по формуле (5.1). Универсальная делительная головка (ее схема показана на рис- 2, а) обеспечивает простое деление на z равных частей, которое выполняют вращением рукоятки относительно неподвижного диска согласно следующей кинематической цепи:
1/z=пp(z5/z6)(z7/z8)
Где (z5/z6)(z7/z8) = 1/N; пp- число оборотов рукоятки; N- характеристика головки (обычно N=40).

Тогда
1/z=пp(1/N)
Откуда пp=N/z=A/B
Здесь А - число отверстий на которое нужно повернуть рукоятку, а В - число отверстий на одной из окружностей делительного диска. Сектор 5 (см. рис. 5.12, а) раздвигают на угол, ссответствующий числу А отверстий, и скрепляют линейки. Если левая линейка раздвижного сектора 5 упирается в фиксатор рукоятки, то правая совмещается с отверстием, в которое нужно при очередном повороте ввести фиксатор, после чего правую линейку упирают в фиксатор. Например, если нужно настроить делительную головку для фрезерования зубьев цилиндрического колеса с Z= 100, при характеристике головки N=40, то получаем
пр - N/z = A/В = 40/100 = 4/10 = 2/5 = 12/30, т. е. А = 12 и B= 30.

Следовательно, используют окружность делительного диска с числом отверстий В=30, а раздвижной сектор настраивают на число отверстий А = 12. В случаях, когда нельзя подобрать делительный диск с нужным числом отверстий применяют дифференциальное деление. Если для числа z на диске нет нужного числа отверстий, принимают число zф (фактическое), близкое к s, для которого имеется соответствующее число отверстий, Несоответствие (l/z- l/zф) компенсируют дополнительным поворотом шпиндели головки на эту равность, которая может быть положительной (дополнительный поворот шпинделя направлен в ту же сторону, что и основной) или отрицательный (дополнительный поворот противоположен). Такую коррекцию осуществляют дополнительным поворотом делительного диска относительно рукоятки, т. е. если при простом делении рукоятку поворачивают относительно неподвижного диска, то при дифференциальном делении рукоятку вращают относительно медленно вращающегося диска в ту же (или в противоположную) сторону. От шпинделя головки вращение диску передается через сменные колеса a-b, c-d (см. рис. 2, б) коническую пару Z9 и Z10 и зубчатые колеса Z3 и Z4.
Величина дополнительного поворота рукоятки равна:
прл = N(1/z-1/zф)=1/z(a/b(c/d)(z9/z10)(z3/z4)
Принимаем (z9/z10)(z3/z6) = С (обычно С= I).
Тогда (a/b)(c/d)=N/C((zф-z)/zф))

Допустим требуется настроить делительную головку для фрезерования зубьев цилиндрического колеса с г = 99, Известно, что N-40 и С=1. Число оборотов рукоятки для простого деления Пф-40/99, Учитывая, что делительный диск не имеет окружности с числом отверстий 99, принимаем t= 100 и число оборотов рукоятки пф-40/100 = 2/5 = 12/30, т. е. берем диск с числом отверстий на окружности B = 30 и поворачиваем при делении рукоятку на 12 отверстий (А= 12). Передаточное отношение сменных колес определяем по уравнению
и = (a/b)(c/d) = N/C= (zф-z)/z) = (40/1)((100 - 99)/100) = 40/30 = (60/30) х (25/125).
Делительные безлимбовые головки (см. рис. 2) не имеют делительных дисков. Рукоятку поворачивают на один оборот и фиксируют на неподвижном диске 3. При простом делении на равные части кинематическая цепь имеет вид:
Учитывая, что z3/z4=N,
Получаем (а2/b2)(c2/d2)=N/z

ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

§ 54. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЗУБЧАТОМ ЗАЦЕПЛЕНИИ

Элементы зубчатого зацепления

Чтобы нарезать зубчатое колесо, надо знать элементы зубчатого зацепления, т. е. число зубьев, шаг зубьев, высоту и толщину зуба, диаметр делительной окружности и наружный диаметр. Эти элементы показаны на рис. 240.

Рассмотрим их последовательно.
В каждом зубчатом колесе различают три окружности и, следовательно, три соответствующих им диаметра:
во-первых, окружность выступов , которая представляет собой наружную окружность заготовки зубчатого колеса; диаметр окружности выступов, или наружный диаметр, обозначается D е ;
во-вторых, делительную окружность , которая представляет собой условную окружность, делящую высоту каждого зуба на две неравные части - верхнюю, называемую головкой зуба , и нижнюю, называемую ножкой зуба ; высота головки зуба обозначается h" , высота ножки зуба - h" ; диаметр делительной окружности обозначается d ;
в-третьих, окружность впадин , которая проходит по основанию впадин зуба; диаметр окружности впадин обозначается D i .
Расстояние между одноименными (т. е. обращенными в одну сторону, например двумя правыми или двумя левыми) боковыми поверхностями (профилями) двух смежных зубьев колеса, взятое по дуге делительной окружности, называется шагом и обозначается t . Следовательно, можно записать:

где t - шаг в мм ;
d - диаметр делительной окружности;
z - число зубьев.
Модулем m называется длина, приходящаяся по диаметру делительной окружности на один зуб колеса; численно модуль равен отношению диаметра делительной окружности к числу зубьев. Следовательно, можно записать:

Из формулы (10) следует, что шаг

t = πm = 3,14m мм .(9б)

Чтобы узнать шаг зубчатого колеса, надо его модуль умножить на π.
В практике нарезания зубчатых колес наиболее важным является модуль, так как все элементы зуба связаны с велининой модуля.
Высота головки зуба h" равна модулю m , т. е.

h" = m .(11)

Высота ножки зуба h" равна 1,2 модуля, или

h" = 1,2m .(12)

Высота зуба, или глубина впадины,

h = h" + h" = m + 1,2m = 2,2m .(13)

По числу зубьев z зубчатого колеса можно определить диаметр его делительной окружности.

d = z · m .(14)

Наружный диаметр зубчатого колеса равен диаметру делительной окружности плюс высота двух головок зуба, т. е.

D e = d + 2h" = zm + 2m = (z + 2)m .(15)

Следовательно, для определения диаметра заготовки зубчатого колеса надо число его зубьев увеличить на два и полученное число умножить на модуль.
В табл. 16 даны основные зависимости между элементами зубчатого зацепления для цилиндрического колеса.

Таблица 16

Пример 13. Определить все размеры, необходимые для изготовления зубчатого колеса, имеющего z = 35 зубьев и m = 3.
Определяем по формуле (15) наружный диаметр, или диаметр заготовки:

D e = (z + 2)m = (35 + 2) · 3 = 37 · 3 = 111 мм .

Определяем по формуле (13) высоту зуба, или глубину впадины:

h = 2,2m = 2,2 · 3 = 6,6 мм .

Определяем по формуле (11) высоту головки зуба:

h" = m = 3 мм .

Зуборезные фрезы

Для фрезерования зубчатых колес на горизонтально-фрезерных станках применяют фасонные дисковые фрезы с профилем, соответствующим впадине между зубьями колеса. Такие фрезы называют зуборезными дисковыми (модульными) фрезами (рис. 241).

Зуборезные дисковые фрезы подбирают в зависимости от модуля и числа зубьев фрезеруемого колеса, так как форма впадины двух колес одного и того же модуля, но с разным числом зубьев неодинакова. Поэтому при нарезании зубчатых колес для каждого числа зубьев и каждого модуля следовало бы иметь свою зуборезную фрезу. В условиях производства с достаточной степенью точности можно пользоваться несколькими фрезами для каждого модуля. Для нарезания более точных зубчатых колес необходимо иметь набор из 15 зуборезных дисковых фрез, для менее точных достаточен набор из 8 зуборезных дисковых фрез (табл 17).

Таблица 17

15-штучный набор зуборезных дисковых фрез

8-штучный набор зуборезных дисковых фрез

В целях сокращения количества размеров зуборезных фрез в Советском Союзе модули зубчатых колес стандартизованы, т. е. ограничены следующими модулями: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,75; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,25; 2,50; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 33; 36; 39; 42; 45; 50.
На каждой зуборезной дисковой фрезе выбиты все характеризующие ее данные, позволяющие правильно произвести выбор необходимой фрезы.
Зуборезные фрезы изготовляют с затылованными зубьями. Это - дорогой инструмент, поэтому при работе с ним необходимо строго соблюдать режимы резания.

Измерение элементов зуба

Измерение толщины и высоты головки зуба производится зубомером или штангензубомером (рис. 242); устройство его измерительных губок и метод отсчета по нониусу подобны прецизионному штангенциркулю с точностью 0,02 мм .

Величина А , на которую следует установить ножку 2 зубомера, будет:

А = h" · а = m · а мм ,(16)

где m
Коэффициент а всегда больше единицы, так как высота головки зуба h" измеряется по дуге начальной окружности, а величина А измеряется по хорде начальной окружности.
Величина В , на которую следует установить губки 1 и 3 зубомера, будет:

В = m · b мм ,(17)

где m - модуль измеряемого колеса.
Коэффициент b учитывает, что размер В - это размер хорды по начальной окружности, в то время как ширина зуба равна длине дуги начальной окружности.
Значения а и b даны в табл. 18.
Так как точность отсчета штангензубомера составляет 0,02 мм , то у полученных по формулам (16) и (17) величин отбрасываем третий десятичный знак и округляем до четных значений.

Таблица 18

Значения a и b для установки штангензубомера

Число зубьев измеряемого колеса	Значения коэффициентов		Число зубьев измеряемого колеса	Значения коэффициентов
	a	b		a	b
12	1,0513	1,5663	27	1,0228	1,5698
13	1,0473	1,5669	28	1,0221	1,5699
14	1,0441	1,5674	29	1,0212	1,5700
15	1,0411	1,5679	30	1,0206	1,5700
16	1,0385	1,5682	31-32	1,0192	1,5701
17	1,0363	1,5685	33-34	1,0182	1,5702
18	1,0342	1,5688	35	1,0176	1,5702
19	1,0324	1,5690	36	1,0171	1,5703
20	1,0308	1,5692	37-38	1,0162	1,5703
21	1,0293	1,5693	39-40	1,0154	1,5704
22	1,0281	1,5694	41-42	1,0146	1,5704
23	1,0268	1,5695	43-44	1,0141	1,5704
24	1,0257	1,5696	45	1,0137	1,5704
25	1,0246	1,5697	46	1,0134	1,5705
26	1,0237	1,5697	47-48	1,0128	1,5706
49-50	1,023	1,5707	71-80	1,0077	1,5708
51-55	1,0112	1,5707	81-127	1,0063	1,5708
56-60	1,0103	1,5708	128-135	1,0046	1,5708
61-70	1,0088	1,5708	Рейка	1,0000	1,5708

Пример 14. Установить зубомер для проверки размеров зуба колеса с модулем 5 и числом зубьев 20.
По формулам (16) и (17) и табл. 18 имеем:
А = m · а = 5 · 1,0308 = 5,154 или, округленно, 5,16 мм ;
В = m · b = 5 · 1,5692 = 7,846 или, округленно, 7,84 мм .

(рис. 92) является наиболее распространенным способом обработки, осуществляется на зубофрезерных станках и обеспечивает 8…10 степени точности.

Суппорт, с фрезой, имеет поступательное движение вдоль оси заготовки сверху вниз (S прод) и вращательное движение вокруг своей оси (V фр). Заготовка устанавливается на столе станка и имеет вращательное движение (круговая подача, S круг), а также перемещение вместе со столом для установки фрезы на глубину зуба. За один оборот фрезы заготовка поворачивается на число зубьев равное числу заходов червячной фрезы (i=1…3).

Рис. 92. Схема нарезания зубчатого колеса червячной фрезой

Однозаходные червячные фрезы применяются для чистовой обработки прямозубых и косозубых цилиндрических колес, полного нарезания колес мелких модулей, чернового фрезерования под последующее шевингование, а также для фрезерования прямозубых зубчатых колес с малым числом зубьев и большой глубиной резания.

Многозаходные червячные фрезы применяются для повышения производительности при черновом зубофрезеровании, т.к. они снижают точность обработки.

При выборе числа заходов фрезы руководствуются следующим правилом:

для четного числа зубьев заготовки выбирается фреза с нечетным числом заходов и наоборот,

т.е. число заходов фрезы и число зубьев зубчатого венца не должны быть кратными. Это вызвано необходимостью исключения копирования ошибки фрезы на зубчатый венец.

После фрезерования зубьевмногозаходней фрезой, в зависимости от требуемой точности и наличия термообработки, рекомендуется чистовое зубофрезерование однозаходней фрезой, зубошевингование или зубошлифование .

При фрезеровании многозаходными червячными фрезами производительность возрастает не пропорционально числу заходов фрезы.

В то время, как угловая скорость заготовки увеличивается пропорционально числу заходов фрезы, то продольная подача двух- и трехзаходных фрез уменьшается, по сравнению с фрезерованием однозаходней фрезой, на 30…40%.

При нарезании цилиндрических зубчатых колес с прямым зубом данным способом, фреза закрепляется в суппорте станка, который повернут на угол a, равный углу подъема винтовой линии фрезы.

Рис. 157. Установка червячной фрезы при зубонарезании цилиндрических зубчатых колес с косым зубом:

1 – правозаходная фреза; 2 – заготовка правозаходного зубчатого колеса; 3 – заготовка левозаходного колеса

При нарезании косозубых зубчатых колес угол наклона фрезы () зависит от угла наклона зубьев у нарезаемого колеса (рис. 157):

Если направление винтовых линий на колесе и фрезе совпадают, то угол () равен

= α – β , где

β.- угол наклона винтовой линии зубчатого колеса на делительной окружности;

Если направление винтовых линий разное, то

= α + β.

При зубофрезеровании зубчатых колес с углом наклона зуба более применяют червячные фрезы с заборным конусом. Коническая часть фрезы, длина которой определяется опытным путем, используется для черновой обработки, цилиндрическая часть, длиной приблизительно 1,5 шага, для окончательного формирования профиля зуба.

Основное время при нарезании прямозубых зубьев цилиндрических зубчатых колес червячной модульной фрезой определяется по формуле

l о – длина зуба, мм;

m – число одновременно нарезаемых зубчатых колес, шт;

l вр – длина врезания фрезы, мм;

l пер – длина перебега фрезы (2…3 мм);

z з.к – число зубьев зубчатого колеса;

i – число ходов (проходов);

S пр.фр – продольная подача фрезы на один оборот зубчатого колеса, мм/об;

n фр – частота вращения фрезы, об/мин;

q – число заходов червячной фрезы.

Число ходов (проходов) оказывает определенное влияние на производительность процесса обработки и устанавливается в зависимости от модуля зубчатого колеса.

При модуле меньше 2,5 зубчатое колесо нарезается за один ход (проход), при модуле больше 2,5 – за 2…3 хода (прохода).

Величина врезания фрезы при зубообработке определяется по формуле

l вр = (1,1…1,2) , где

t – глубина прорезаемой впадины между зубьями, мм.

При применении червячных фрез длина врезания (l вр) может быть значительной величиной, особенно при использовании фрез больших диаметров.

Сокращение величины врезания можно обеспечить заменой обычного, осевого, врезания фрезы радиальным (рис. 158).

Рис. 158. Врезание червячной фрезы: а – осевое; б - радиальное

Однако при радиальной подаче резко возрастает нагрузка на зубья червячной фрезы и поэтому радиальная подача врезания принимается значительно меньше осевой, а именно

S рад ( ) S пр.фр ,

а, следовательно, если удвоенная высота зуба больше чем длина осевого врезания, то применять радиальную подачу нецелесообразно.

Для повышения точности процесса зубообработки, уменьшения шероховатости обработанной поверхности зубьев и увеличения стойкости червячной фрезы применяют диагональное зубофрезерование.

Суть процесса заключается в том, что червячную фрезу в процессе резания перемещают вдоль её оси из расчета 0,2 мкм за один её оборот.

Осевое перемещение фрезы может осуществляться:

После нарезания определенного числа зубчатых колес;

После каждого цикла зубофрезерования во время смены заготовки;

Непрерывно в процессе работы фрезы.

Для этой цели современные зубофрезерные станки имеют специальные устройства.

Период стойкости червячной фрезы на 10…30% можно повысить за счет применения попутного фрезерования .

Целесообразность применения попутного или встречного фрезерования при зубообработке определяют опытным путем. Например, при обработке заготовок из чугуна попутное фрезерование преимуществ не имеет, а при фрезеровании заготовок из “вязких” материалов позволяет уменьшить шероховатость поверхности. Для обработки зубчатых колес с модулем более 12 предпочтительнее встречное фрезерование.

Для зубофрезерования применяются фрезы:

С нешлифованным профилем, обеспечивают 9 степень точности

Со шлифованным профилем, обеспечивают 8 степень точности

Затылованные, переточка осуществляется по передней поверхности и

Острозаточенные червячные фрезы, отличающиеся от предыдущих большим числом зубьев и переточкой по задней поверхности.

Режимы зубообработки:

V фр = 25…40 (150…200) м/мин;

S пр.фр = 1…2 мм/об.з.к (при черновой обработке);

S пр.фр = 0,6…1,3 мм/об.з.к (при чистовой обработке).

Минутная подача фрезы при зубофрезеровании определяется по формуле

S мин = , мм/мин

S зуб.фр - подача на зуб фрезы, мм/зуб;

z фр - число зубьев фрезы.

Относительная производительность различных методов зубообработки по сравнению с зубофрезерованием однозаходными червячными фрезами из быстрорежущей стали стандартной конструкции приведена в табл. 11.