3.1.5. Конструкции дисковых модульных фрез

Стандартные дисковые модульные фрезы изготавливают комплектами. Основной комплект состоит из 8 фрез, для каждого модуля с 1 по 8. Каждая из этих фрез предназначена для нарезания колес в определенных пределах чисел зубьев. Неточностью профиля, полученной при этом, пренебрегают. Второй набор фрез состоит из 15 номеров для каждого модуля свыше 8 (таблица 20)

Таблица № 20

Комплекты дисковых модульных фрез

Комплект из 8 штук	№ фрезы	1	2	3	4	5	6	7	8
	Число зубьев	12-13	14-16	17-20	21-25	26-34	35-54	55-134	135 и рейка

Дисковые модульные фрезы изготовляются цельными из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73. В целях экономии инструментального материала применяют сборные дисковые модульные фрезы для нарезания зубчатых колес больших модулей.

3.2. Проектирование червячных модульных фрез.

Червячные модульные фрезы относятся к группе инструментов, обрабатывающих зубчатые колеса по методу огибания.

Их применяют для нарезания:

- цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями;

- конических колес с криволинейными зубьями;

- червячных колес;

- глобоидных колес.

Любая червячная фреза – червяк, снабженный канавками и режущими кромками. Червяки могут быть правые и левые, одно- и многозаходные.

Имеется три типа червяков (образованных винтовым движением прямых линий), применяемые как базовые при проектировании червячных фрез: архимедовы (с прямолинейным профилем в осевом сечении), эвольвентные и, червяки с прямолинейным профилем в нормальном сечении (конволютные).

В сечении боковой поверхности ниток червяка плоскостью, перпендикулярной к оси, получается для первого типа архимедова спираль, для второго – эвольвента, для третьего – удлиненная эвольвента (конволюта).

Червячные фрезы для цилиндрических зубчатых колес.

Червячные фрезы делятся на черновые, чистовые и прецизионные. Черновые могут изготовливаться с нешлифованным профилем зуба. Для повышения производительности их часто делают двух- и даже трехзаходными. При двухзаходных фрезах машинное время снижается примерно на 30%, при трехзаходных – на 45…50%.

Чистовые червячные фрезы изготовляются однозаходными с прямолинейным профилем в осевом или нормальном сечениях.

Прецизионные червячные фрезы отличаются от чистовых особой тщательностью выполнения, жесткими допусками и увеличенным диаметром (увеличение диаметра приводит к большому приближению к теоретическому профилю). Обычно они выполняются на базе архимедова червяка.

Точность изготовления червячных фрез.

В соответствии с требуемой точностью зубчатого колеса устанавливается точность фрезы. Для нарезания колес прецизионных 7-й степени точности применяют фрезы класса АА; для колес 8-й степени точности – фрезы класса А; для колес 9-й степени точности – фрезы класса В и для колес 10-й степени точности – фрезы класса С. Последние могут выполняться с нешлифованным профилем зубьев.

Требуемая точность изготовления червячных фрез для зубчатых колес установлена ГОСТом 9324-80.

Рисунок 1. Червячная фреза

а - профиль фрезы в нормальном сечении

б - профиль фрезы в осевом сечении

в - модификации профиля под шевингование.

Конструктивные элементы червячной фрезы:

D_eu- Наружный диаметр; d - диаметр отверстия; L - общая длина; L₁ - длина рабочей части; z_u - число зубьев; D_gu - расчетный диаметр делительного цилиндра;  - угол наклона винтовых канавок;  - угол подъема ниток; S_k - шаг винтовых канавок;  - угол канавочной фрезы; r - радиус закругления впадины; H - глубина кaнавки; d_в - задний угол; К и К₁ - величины затылования; D_б - диаметр буртиков; - передний угол.

Элементы профиля зуба в нормальном сечении: t_н - шаг профиля зуба в нормальном сечении; _н - угол профиля в нормальном сечении; S_н - толщина зуба в нормальном сечении; h_u - высота зуба; h_а и h_b- соответственно высота головки и ножки зуба; S_д – глубина впадины.

1. Модуль m. Если фреза предназначена для нарезания цилиндрических колес с прямым зубом, модуль будет соответствовать модулю колеса в торцовом сечении. Если фреза предназначена для цилиндрического колеса с винтовым зубом, то модуль принимается равным модулю зубчатого колеса в нормальном сечении.

2. Угол профиля _н. В нормальном сечении принимается равным профильному углу инструментальной рейки - _д (для конволютных фрез с прямолинейным профилем в нормальном сечении).

Расчеты показывают, что точность фрез увеличивается если брать корригированный угол . В.А.Шишков предлагает следующую корректировку угла _н в зависимости от угла  (для 20⁰ зацепления).

Таблица № 21

 на делительном цилиндре	20	30	40	50	60	70	20-70
н	200	19059’	19058’30”	19057’30”	19056’	19054’	200-19044’

На червячных фрезах с прямолинейным профилем в осевом сечении (червяк Архимеда) углы профиля задаются в осевом сечении. За счет затылования и наличия спиральной стружечной канавки углы профиля правой и левой стороны зуба получаются разные и определяются по формуле

Для правозаходных фрез верхний знак для правой стороны зуба, нижний – для левой стороны. Для левозаходных фрез знаки меняются. Для фрез с прямым стружечными канавками

3. Высота головки зуба ;

4. Высота ножки зуба ;

5. Полная высота зуба ;

6. Шаг равен шагу нарезаемого колеса

7. Толщина зуба

8. ;

9. впадины.

Определение диаметра фрезы D_eu

ГОСТом 9324-80 установлены диметры фрез общего назначения для ; (по РС-3648-72 D_eu=50…120). Для прецизионных фрез . При выборе диаметра фрезы следует учитывать глубину канавки Н, диаметр отверстия d и размер тела корпуса фрезы Р.

где – глубина шпоночной канавки;

Диаметр отверстия для увеличения жесткости крепления следует брать по возможности большим:

Размер отверстия должен быть выбран из нормального ряда диаметров отверстий насадного инструмента (ГОСТ 9472-80).

Общая длина L и длина рабочей части L₁. Длина рабочей части для полного профилирования по высоте зуба нарезаемого колеса должна быть не менее длины проекции активной части линии зацепления на начальную прямую рейки.

Фреза может быть переставлена после затупления вдоль оси минимум на один шаг.

Кроме того, один крайний виток фрезы не должен участвовать в профилировании:

Для .

Общая длина фрезы увеличивается по сравнению с длиной рабочей ее части на длину двух буртиков.

Число зубьев и форма канавок

Для прецизионных фрез

где

Для фрез универсального назначения на 20-30% меньше. Угол канавки . Радиус канавки .

Величина задних углов и величины затылования К и К₁.

Задние углы фрезы по вершинам и боковым сторонам профиля различны. Боковой задний угол на определиться из выражения

приближенно можно принять

Приняв , получим

Исходя из угла , рассчитывается падение затылка по формуле

Для обеспечения выхода шлифовального круга делается двойное затылование

Расчетный диаметр делительного цилиндра является важным элементом фрезы. Новая и переточенная фрезы имеют различный наружный диаметр, следовательно, они имеют также разные диаметры делительной окружности и .

Для расчета фрезы со шлифованным профилем принимают средний делительный диаметр

т.е.

Угол подъема нарезки червяка и шаг стружечных канавок . Если винтовую линию на делительном цилиндре развернуть на плоскость, то угол подъема винтовой линии на делительном цилиндре:

где - модуль зубчатого колеса.

Для обеспечения одинаковых передних углов на обеих сторонах зуба междузубные канавки делают с углом наклона , равным углу подъема винтовой линии, т.е. направление канавок принимают нормальным к направлению резьбы червяка .

Направление винтовых канавок обратно направлению нарезки червяка: если червяк правый , то канавки левые и наоборот.

Шаг винтовых канавок (или ход винтовых канавок) определяется по формуле

Иногда делают фрезы, у которых канавки прорезаются вдоль оси фрезы. Обычно канавки, параллельные к оси, делают у фрез с небольшими углами подъема витков . Некоторые заводы применяют прямые канавки на двух- и трехзаходных фрезах.

Осевой шаг: