Справочник зубореза. Нарезание червячных колес и шлицевых валов.

НАРЕЗАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС ЧЕРВЯЧНОЙ ФРЕЗОЙ

Размеры и профиль червячной фрезы, предназначенной для нарезания червячного колеса, должны соответствовать червяку в зацеплении с которым данное колесо будет работать. При нарезании червячных колес применяют радиальную (рис. 1, а) или тангенциальную — осевую (рис 1,б) подачу. При осевой подаче станок должен иметь тангенциальный (протяжной) суппорт, а фреза должна быть выполнена с конусом на длине 2—2,5 витков, под углом φ = 20...25°. На рис. 1 показано направление вращения фрезы и заготовки при нарезании зубьев правозаходными фрезами. В случае применения левозаходных фрез направление вращения заготовки изменяют на противоположное. Для отделки червячного колеса применяют фрезу-шевер, представляющую собой червяк с режущими кромками по боковой поверхности его витков. При нарезании червячных колес необходимо точно установить фрезу относительно заготовки. При этом ось фрезы должна быть расположена горизонтально (нулевые4штрихи на шкалах суппорта и салазок совпадают) и должна находиться в главной плоскости нарезаемого колеса, т. е. в плоскости, проходящей через его середину (рис. 2). Положение суппорта контролируется плитками (концевыми мерами), размер которых определяется по формуле b = А — d/2, где А — расстояние от главной плоскости до базового торца; d — диаметр контрольной оправки, установленной в шпинделе станка. При установке фрезерные салазки надо перемещать в вертикальном направлении до соприкосновения контрольной оправки с мерной плиткой.

Рис. 1. Схема нарезания червячных колес:
а — с радиальной подачей; б -с тангенциальной подачей

Нарезание колес с применением радиальной подачи.

Включают механизмы станка, приводящие во вращение фрезу и стол с нарезаемой заготовкой и обеспечивающие радиальную подачу стола на фрезу (или колонки с фрезерными салазками). Вертикальную подачу выключают, гитара дифференциала не работает. Перед нарезанием колес настраивают гитары скоростей, подач и деления, причем гитары скоростей и деления настраивают так же, как для нарезания цилиндрических колес, а для настройки гитары подач выводят формулу настройки исходя из кинематической схемы станка, например, мод. 5К324. За один оборот стола винт В горизонтального перемещения стола (шаг 10 мм) должен обеспечить радиальную подачу Sp (мм/об).
Уравнение кинематической цепи

откуда

По рассчитанному значению iпод подбирают сменные колеса при заданной подаче или непосредственно по таблицам, имеющимся на станке.

Рис. 2. Схема установки фрезы относительно нарезаемого червячного колеса при расположении базового торца:
а — сверху; б — снизу;
1 — подставка; 2 — заготовка; 3 — контрольная линейка; 4 — мерная плитка; 5 — контрольная оправка; 6 — главная плоскость червячного колеса; 7 — стол станка

Фрезу и заготовку сближают до тех пор, пока расстояние между их осями не станет равным заданному в чертеже межосевому расстоянию нарезаемой червячной передачи. Устанавливают упор для автоматического выключения подачи при получении требуемой высоты зуба (т. е. заданного расстояния между осями инструмента и обрабатываемого колеса). Нарезание колес с применением тангенциальной передачи. Вместо обычного суппорта на салазках станка устанавливают тангенциальный суппорт. Работают механизмы, приводящие во вращение фрезу и стол с заготовкой и обеспечивающие тангенциальную подачу. Вращение стола должно быть связано с вращением фрезы для получения нужного числа зубьев и с тангенциальной подачей фрезы, которая сообщает столу дополнительный поворот, пропорциональный величине подачи. Следовательно, должны быть настроены гитары скоростей, деления, подачи и дифференциала. Сменные колеса гитар скоростей и деления подбирают так же, как и при нарезании косозубых цилиндрических колес.

Формулы для настройки гитар подач и дифференциала имеют следующий вид:

где sт — тангенциальная подача, мм/об; k — число заходов фрезы; т — осевой модуль нарезаемого колеса, мм; с2 и с3 — коэффициенты, зависящие от кинематики данного станка и суппорта.

Значения коэффициента с3 для некоторых станков приведены в табл. 1.

табл. 1. Значения коэффициента с3 для настройки гитары дифференциала при нарезании червячных колес с помощью тангенциального суппорта

По найденным значениям iпод и iдиф подбирают сменные колеса. Сменные колеса гитары подач могут быть также подобраны при заданной подаче по имеющимся на станке таблицам. Рекомендуемые режимы резания при нарезании червячных колес червячными фрезами указаны в табл. 2. Основное (в мин) время, необходимое для нарезания червячных колес, определяют по формулам.

табл. 2. Режимы резания при нарезании червячных колес червячной фрезой (обрабатываемый материал — бронза HB 120—180, чугун HB 170—250)

При нарезании с радиальной подачей
T0 = [(h+ 0,8m)*z]/(n*sp*k) ;

при нарезании с тангенциальной подачей
T = L*z/(n*sт*k2)

где h — высота зубьев колеса, мм; n — частота вращения фрезы, об/мин; z — число зубьев нарезаемого колеса; L—длина хода фрезы в направлении подачи, мм.

Формулы для определения хода фрезы в направлении подачи с учетом перебега, равного 5 мм:

при нарезании за один проход
L = (0,11z+ 7,5) m + 5
при нарезании за два прохода:
первый L = (0,11z + 6) т + 5
второй L = (0,11z + 4,4) т + 5

НАРЕЗАНИЕ ШЛИЦЕВЫХ ВАЛОВ

Наибольшее распространение имеют шлицевые соединения с эволь-вентной и прямоугольной формой зубьев. Центрирование шлицевых соединений может быть по наружному или внутреннему диаметру либо по ширине шлицев. Зубья шлицевых эвольвентных соединений аналогичны зубьям обычных прямозубых передач и отличаются от них размерами. Их нарезают так же, как и обычные зубчатые колеса. Шлицевые прямозубые валы нарезают методом обкатки на шлице-фрезерных и зубофрезерных станках. При нарезании шлицевых валов механизмы шлицефрезерных станков должны обеспечить вращение фрезы и нарезаемого вала и подачу фрезерного суппорта вдоль оси нарезаемого вала. Для этого служат кинематические цепи станка: скоростная цепь от электродвигателя к фрезерному шпинделю; делительная цепь, связывающая вращение фрезы и нарезаемого вала для обеспечения заданного числа шлицев; цепь подачи, связывающая осевое перемещение суппорта с вращением нарезаемого вала. Настройке подлежат гитары скоростей, деления и подач.

Шлицефрезерные станки (табл. 4) подобны горизонтальным зубофрезерным станкам, но более просты по конструкции и кинематике, в частности они не имеют дифференциальной цепи, необходимой в зубофрезерных станках, для нарезания косозубых колес.

табл. 4 Технические характеристики шлицефрезерных станков.

Для каждого размера диаметра вала и числа шлицев требуется отдельная фреза. Червячные шлицевые фрезы (рис. 6) по конструкции подобны червячным фрезам для цилиндрических колес и отличаются от них лишь формой профиля зубьев.

Рис. 6. Шлицевые фрезы:
а — без усиков; 6 — с усиками

Шлицевые фрезы бывают обычные без усиков, с усиками и с удлиненным зубом. Фрезы с усиками применяют для обработки валов при центрировании по внутреннему диаметру. Усики образуют выемку у основания зуба (см. рис. 6).

Основные размеры червячных шлицевых фрез и число допускаемых переточек приведены в табл. 5

табл. 5 Основные размеры (в мм) и число переточек чистовых червячных фрез (см. рис. 6) для шлицевых валов с прямобочным профилем

Примечание. Допускаемый износ по задней поверхности фрезы при чистовой обработке 0,2-0,4 мм; при черновой — 0,6 — 0,8 мм.

Шлицевые фрезы перетачивают по передней поверхности. При расчете числа переточек допускаемую толщину стачиваемого слоя принимают равной 2/3 ширины зуба, а слой, снимаемый при одной переточке, 1 мм.

Режимы резания при нарезании шлицевых валов червячными шлицевыми фрезами из быстрорежущей стали приведены в табл. 6. Усики являются слабым местом фрезы, поэтому подачи и скорости резания для фрез с усиками принимают меньшими, чем для фрез без усиков.

табл. 6 Режимы резания при нарезании прямоугольных шлицев червячными фрезами (обрабатываемый материал — углеродистая и легированная сталь HB 190)

табл. 7 Глубина врезания червячных шлицевых фрез