Номер модульной фрезы от количества зубьев

Модульные фрезы предназначены для обработки зубьев колес в индивидуальном производстве методом копирования. Различают два типа модульных фасонных фрез: дисковые и пальцевые.

Дисковые модульные фрезы предназначены для обработки прямых, косозубых, конических, а также шевронных колес с канавкой на ободе (для выхода инструмента). При наличии специальных приспособлений дисковыми модульными фрезами можно нарезать на зубофрезерных станках и колеса с внутренним зацеплением.

При обработке прямозубых колес дисковые фрезы работают методом копирования, при обработке косозубых и шевронных – методом бесцентроидного огибания (центроиды на инструменте и детали в процессе нарезания отсутствуют), когда профиль фрезы ни в какой момент огибания не совпадает с профилем окончательно нарезанной впадины. В соответствии с ОСТ 2 И41-14-87 дисковые модульные фрезы изготавливаются наборами из 8 фрез и предназначены для нарезания колес 10-й степени точности по ГОСТ 1643-81 с модулями m=1…16 мм. Эти фрезы имеют наружные диаметры =50…180 мм, диаметры посадочных отверстий =19…50 мм, число зубьев =14…10 и ширину =4…53 мм. По этому стандарту дисковые фрезы изготавливаются и с «половинными» номерами ( , т.е. набором из 15 инструментов.

ГОСТ 13838-68 регламентирует дисковые мелкомодульные фрезы для нарезания цилиндрических колес 9-й степени точности и ниже модулей m=0,2…0,9 мм в комплексе из 8 или 15 инструментов. Так как при равных диаметрах профили зубьев колес с равным числом зубьев неодинаковы, то для нарезания методом копирования колеса с определенным числом зубьев требуется отдельная фреза со своим профилем. Для нарезания колес с зубьев нужно иметь теоретически бесконечное число дисковых фрез.

Практически поступают следующим образом. Вычерчивают профили колес и и полученную максимальную разницу делят на 8 или 15 частей и определяют, какому числу зубьев соответствуют профили 1, 2, 3, … 8 (рис. 7.9). Например, профиль №4 в точности соответствует профилю колеса с , а профиль №5 – , поэтому фреза №4 предназначается для колес с , а №8 – для колес с числом зубьев и зубчатых реек ( ).

Построение профилей фрез стандартных наборов по этой схеме закладывает погрешности нарезаемых колес, поэтому дисковыми модульными фрезами можно получить колеса не выше 9-й степени точности.

Кроме этого, дисковые модульные фрезы имеют низкую стойкость и производительность из-за , малого наружного диаметра, числа зубьев и малых задних углов на боковых кромках ( ).

Рис. 7.9. Формы боковых сторон зубчатого колеса с разным числом зубьев

Рис. 7.10. Схема обработки

шевронного колеса пальцевой фрезой

Пальцевые модульные фрезы предназначены для нарезания прямозубых, косозубых и шевронных колес (с числом шевронов 2 и более) без канавки (рис.

Профилирование модульных фрез для прямозубых колес. Так как профиль фрезы должен быть точной копией впадины между зубьями при нарезании методом копирования, то он должен обеспечивать получение рабочего участия профиля в виде эвольвенты и нерабочего – в виде прямых или кривых. Определим координаты эвольвентной части профиля. Начало координат поместим в центр колеса, а ось расположим симметрично впадине (рис. 7.11).

Координаты точки А равны:

Здесь в выражении – профильный угол. В формуле для угол определяется по зависимости

где — угол зацепления, определяемый из соотношения и .

Рис. 7.11. Схема для определения профиля модульной фрезы

Определив в градусах с точностью до секунды по формуле (7.12), по таблицам эвольвентных функций находим . Данные таблиц этих функций следует интерполировать также с точностью до секунды.

Теперь значение подставим в формулу (7.11) и найдем угол . При подставке в формулы (7.10) для и его надо перевести в градусное измерение, т.е. умножить на 206264,8”.

Задаваясь рядом значений , определяют , и и .

Для проверки профиля фрезы проектируется шаблон. Для нахождения уравнения его профиля начало координат следует перенести в нижнюю точку профиля зуба колеса, определяемую радиусом r_i (рис. 7.12), при этом:

Значение и в (7.13) следует принять из расчетов по зависимостям (7.10).

Рис. 7.12. Система координат

для определения профиля шаблона

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

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)

Комплекты дисковых модульных фрез

Комплект из 8 штук

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;

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.

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.

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 20 0 зацепления).

1. Основные положения

Одной из важнейших функций универсальной делительной головки (УДГ) является нарезание с её помощью прямозубых, винтовых и червячных зубчатых колёс. Приступая к работе необходимо ознакомиться с элементами зубчатого колеса (рис. 1). Делительная (начальная) окружность d д (в мм), по которой происходит качение зубчатой пары без скольжения – для нормального зуба и угла профиля a =20° Шаг зацепления t, мм – расстояние между одноимёнными сторонами двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Шаг зацепления равен сумме толщины зуба и ширины впадины: t = S + S B . Толщина зуба S и ширина впадины S B по дуге делительной окружности нормального колеса теоретически равны.

Рис. 1. Элементы цилиндрического зубчатого колеса

Модуль зацепления , мм. Из определения шага следует, что длина делительной окружности зубчатого колеса равняется:

p ·d Д = t·z, где z число зубьев.

Шаг зацепления t, так же как и длина окружности d Д, включает в себя трансцендентное (не удовлетворяющее никакому алгебраическому уравнению с целыми коэффициентами) число p, а поэтому шаг – число так же трансцендентное. Для удобства расчётов и измерения зубчатых колёс в качестве основного расчётного параметра принято рациональное число t / p, которое обозначают буквой m и измеряют в мм:

тогда d Д = m·z или m = d Д / z.

Модулем зацепления m называется часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб. Модуль является основной характеристикой размеров зубьев и его значения регламентированы ГОСТ.

Высота головки и ножки зуба

Делительная (начальная) окружность рассекает зуб по высоте на головку h’и ножку h" .

Для создания радиального зазора С

Для нормального (некорригированного) зацепления

h’= m, мм; h" = 1,2m, мм.

Высота зуба h = h’ + h"= 2,2m, мм.

Наружный диаметр зубчатого колеса измеряется по окружности выступов и определяется:

D e = d Д + 2h’ = m·z + 2m = m(z + 2).

Сущность метода копирования при нарезании зубьев зубчатых колёс

Метод копирования заключается в образовании зубьев фасонным инструментом (модульными фрезами), профиль режущей части которого в осевой плоскости соответствует профилю впадины зуба (рис. 2, в).

Основные схемы обработки зубьев по методу копирования модульными дисковыми и пальцевыми (применяются реже) фрезами показаны на рис. 2,б и 2,а.

Заготовку устанавливают на оправке делительной головки. Для нарезания зубьев на заготовке колеса необходимы три движения (рис. 2):

Рис. 2. Обработка впадины зуба по методу копирования

1. Главное движение – вращение фрезы.

2. Движение подачи – относительное перемещение инструмента вдоль образующей зуба.

3. Движение деления – периодичекий поворот заготовки на один зуб после обработки очередной впадины.

Обычно нарезание зубьев производится дисковыми модульными фрезами (рис. 3), имеющими затылованные зубья, обеспечивающие сохранение профиля зуба при переточке по передней поверхности.

Так как профиль зуба колеса зависит от модуля и числа зубьев, то для каждого модуля надо было бы иметь специальную фрезу для каждого числа зубьев. На практике обычно пользуются наборами фрез различного профиля (набор из 8, 15 или 27 фрез) для каждого модуля. Каждая фреза набора имеет свой номер и предназначена для нарезания ряда значений числа зубьев. Для набора из 8 фрез (наиболее распространённого) предусмотрено следующее распределение фрез между числами зубьев изготовляемых колёс (табл. 1).

Таблица 1.Набор из восьми дисковых модульных фрез

Интервал чисел зубьев нарезаемых колёс

Профиль каждой фрезы набора изготовлен по наименьшему числу зубьев интервала (например, у фрезы № 2 по Z = 14), следовательно, наибольшая погрешность получается при изготовлении колёс с наибольшим числом зубьев каждого интервала. Кроме погрешности, связанной с неточностью инструмента, всегда имеет место погрешность в работе делительной головки.

Метод копирования применяется только в индивидуальном и иногда в мелкосерийном производстве.

2. Наладка станка

Заготовку зубчатого колеса закрепляют на оправке гайкой. Оправку зажимают в трёхкулачковом патроне, который навинчивается на шпиндель делительной головки. Второй конец оправки поддерживают задней бабкой (рис. 2).

Соответствующую дисковую модульную фрезу крепят на оправке шпинделя станка и устанавливают ее по центру заготовки. Для этого стол поднимают до тех пор, пока центр оправки заготовки не окажется на одном уровне с нижней частью фрезы. Затем стол передвигают в поперечном направлении до тех пор, пока центр оправки заготовки не совпадёт с вершиной зуба фрезы. После этого стол опускают и подводят заготовку под фрезу (продольной подачей) так, чтобы лист тонкой бумаги, помещённый между ними, закусывался. После этого заготовку отводят от фрезы, сообщая столу продольную подачу, и поднимают стол на глубину фрезерования, производя отсчёт по лимбу.

Прежде чем приступить к нарезанию зубьев, необходимо проверить наладку и настройку станка. Режимы резания – скорость резания и подача находятся по таблицам для обработки данного материала.

Глубина резания равна высоте зуба t = h.

3. Универсальные делительные головки

Делительные головки являются важными принадлежностями консольно-фрезерных станков, особенно универсальных, и применяются при необходимости фрезерования граней, пазов, шлицев, зубьев колёс и инструментов, расположенных под определённым углом друг относительно друга. Их можно использовать для простого и дифференциального деления.

Для подсчёта требуемого угла поворота шпинделя 1 делительной головки (рис. 4), а следовательно и оправки 7 с закреплённой на ней обрабатываемой деталью 6, служит делительный диск (лимб) 4, имеющий с обеих сторон несколько рядов отверстий, расположенных на концентрических окружностях. Отверстия на диске предназначены для фиксации рукоятки А в определённых положениях при помощи стержня фиксатора 5.

Рис. 4. Кинематическая схема универсальной делительной головки ( удг)

Передача от рукоятки к шпинделю делительной головки осуществляется по двум кинематическим цепям.

При дифференциальном делении освобождается стопор 8, крепящий лимб к корпусу делительной головки, отключается червячная пара 2, 3 и при вращении рукоятки с лимбом передача к шпинделю осуществляется по цепи:

,

где i см – передаточное отношение сменных зубчатых колёс.

При простом делении сменные зубчатые колёса отключены, лимб неподвижен, стержень фиксатора утоплен в рукоятке, при вращении которой движение к шпинделю передаётся по цепи:

.

Характеристикой делительной головки N называется величина обратная передаточному отношению червячной пары (обычно N = 40).

3.1. Настройка делительной головки на простое деление

При настройке делительной головки на простое деление сменные зубчатые колёса удаляются и уравнение кинематической цепи настройки имеет следующий вид:

,
где Z 0 – число делений , которые необходимо выполнить;

а – число отверстий на соответствующей расчёту концентрической окружности делительного диска 4;
в – число отверстий, на которые перемещается рукоятка А;
Z чк – число зубьев червячного колеса;
К – число заходов червяка.

Из уравнения следует:

,

где Z чк = 40; К = 1; Z 1 = Z 2 , отсюда:

.

К делительной головке (УДГД–160) прилагается делительный диск, имеющий по семь концентрических окружностей с отверстиями на каждой стороне.

Число отверстий делительного диска:

на одной стороне – 16, 19, 23, 30, 33, 39 и 49;

на другой стороне – 17, 21, 29, 31, 37, 41 и 54.

Максимальный диаметр обрабатываемой детали – 160 мм.

Пример настройки

Настроить делительную головку для обработки зубчатого колеса Z 0 =34:

.

Следовательно, для осуществления данного деления необходимо произвести один полный оборот рукоятки и на окружности с числом отверстий 17 повернуть рукоятку на угол, соответствующий 3+1 отверстиям, и зафиксировать её в этом положении.

Для установки рукоятки с фиксатором на требуемую окружность делительного диска (рис. 5) нужно отпустить зажимную гайку, повернуть рукоятку так, чтобы стержень фиксатора попал в отверстие окружности, и вновь закрепить гайку.

Рис. 5. Делительный диск (лимб)

Для отсчётов делений пользуются раздвижным сектором, состоящего из двух линеек 1 и 5, зажимного винта 3 для крепления их под требуемым углом и пружинной шайбы, удерживающей сектор от произвольного поворота.

После определения необходимой окружности на делительном диске и расчётного числа отверстий, на которое следует переставить фиксатор, сектор устанавливают так, чтобы число отверстий между линейками было на единицу больше числа, полученного при подсчёте (позиции 2 и 4), и поворачивают его сразу после перестановки фиксатора. Сектор должен находиться в данном положении до следующего деления, причём подводить его к отверстию следует плавно и осторожно так, чтобы фиксатор, снятый с предохранителя, вошёл в отверстие под действием пружины.

Если рукоятка переведена дальше требуемого отверстия, её отводят назад на четверть или полуоборота и вновь доводят до соответствующего отверстия. Для точности деления рукоятку с фиксатором следует вращать всегда в одном направлении.

Число оборотов рукоятки при простом делении приведено в прил. 1, при дифференциальном делении – в прил. 2.

3.2. Контроль размеров зуба

Нарезав первый зуб, необходимо измерить его толщину штангенциркулем или штангензубомером и высоту зуба – глубомером.

Толщина зуба S = m·a,

где m – модуль зубчатого колеса в мм;

a– поправочный коэффициент (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость величины поправочного коэффициента от числа зубьев