Зуборезный инструмент

От зуборезного инструмента, в первую очередь, зависит образование правильной формы зуба колеса, что в наибольшей степени оказывает влияние на качество зубчатой передачи в отношении плавности и точности работы, контакта зубьев.

Многообразие типов (приложение 1) и особенности конструктирования инструмента предопределяются типами зубчатых передач, применяемых в машиностроении (приложении 2).

В таблице приложении 3 приведены рекомендуемый класс точности оборудования и инструмента при нарезании цилиндрических зубчатых колес различных степеней точности.

В настоящее время практически в большинстве случаев при обработке зубчатых колес модулей менее 30 мм наиболее эффективным процессом является зубофрезерование червячными фрезами. Они обеспечивают точность зубчатых колес в пределах требований 5-11 – й степеней точности и большую производительность труда по сравнению с зубодолбением, зубостроганием, фрезерованием концевыми и дисковыми модульными фрезами.

Долбяки используют для обработки блочных колес, колес с внутренними зубьями.

Дисковые и концевые модульные фрезы используются в индивидуальном и мелкосерийном производстве.
Перед тем как перейти к особенностям зуборезного инструмента познакомимся с самим процессом зубонарезания.

Наиболее распространенным профилем зубчатого колеса является эвольвента (рис.45).

Допустим, прямая I-I без скольжения катится по окружности диаметром dв (назовем его основным диаметром). Точка А на прямой I-I опишет траекторию АА’. Это и есть эвольвента. Теперь рассмотрим понятие исходной инструментальной рейки (рис.46).

Р – шаг зубьев на делительной прямой
M – модуль
ha – высота головки зуба
hz – высота ножки зуба

Представим следующие движения рейки – инструмента и диска – нарезаемого колеса – рис.47.

Рейка совершает возвратно-поступательное движение V резания – V холостого хода. За один такой ход рейка смещается в сторону заготовки на величину Sр, а диск поворачивается на угол φк с таким условием, что длина дуги на делительной окружности Sк = Sр. Все движения связаны кинематикой станка. За один оборот диска рейка перемещается на другую сторону диска и зубчатое колесо готово.

Точно по такому принципу работает червячная фреза, роль рейки в которой выполняет один ряд зубьев, который вращается вокруг оси фрезы.

Из этого схемы понятно, что шаг зубьев рейки на длительной прямой (P = π*m) равен шагу зубьев нарезанного колеса по делительной окружности. Длина делительной окружности равна π*d, а шаг - (π*d)/z, т.е.

π*m = (π*d)/z, а
m = π/z

Модуль равен диаметру делительной окружности, деленному на число зубьев. Величины модулей стандартизированы с шагом 0,25 мм.

Рассмотрим простейшие виды зуборезного инструмента – модульные дисковые (рис.48) и концевые (рис.49) фрезы. Они применяются для нарезания прямозубых, косозубых и шевронных зубчатых колес 9-й и грубее степеней точности.

Дисковые модульные фрезы выполняются в виде наборов из 8 или 15 фрез. Набор из 8 фрез рекомендуются для нарезания колес с модулем до 8 мм включительно. Набор из 15 фрез – для колес модулем свыше 8 мм. Каждая фреза из набора предназначается для нарезания колес с определенным числом или группой чисел зубьев.



Рассмотрим конструкции дисковых (рис.48) и концевых модульных фрез (рис.49).

Профиль этих фрез представляет собой эвольвенту. Работают они по методу деления, т.е. нарезается профиль одной впадины между зубьями, затем происходит поворот на угол 360°/z и нарезается следующая впадина (z- число зубьев нарезаемого колеса). Работать этими фрезами можно на универсальных фрезерных станках, используя универсальную длительную головку (УДГ).

Дисковые и концевые модульные фрезы – затылованные и перетачиваются по передней поверхности. Передний угол γ у этих фрез равен 0 °, так как любой другой угол приведет к искажению профиля эвольвенты.

Червячные фрезы изготавливаются классов точности ААА, АА, А, В, С и Д и рекомендуются соответственно для нарезания зубчатых колес 5-6, 7, 8, 9 и 11-й степеней точности. Цена на червячную фрезу класса точности «ААА» и «С» может отличаться в 2 раза. К сожалению, в нашей компании на этот аспект руководство не обращает внимания.

Подходите к нему профессионально. Червячные фрезы характеризуются большим разнообразием типов, подразделяемых по назначению (одно и многозаходные, под шевингование или шлифование, черновые, чистовые) по размерам (короткие и длинные, увеличенного диаметра), точности изготовления.

В условиях серийного и мелкосерийного производства цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем наибольшее применение находят фрезы червячные однозаходные ГОСТ 10331-81 (m = 0,15-0,9 мм) и ГОСТ 9324-80 (m = 1-25 мм) конструкцию червячной фрезы (см.рис.50).

Рисунок 50.

В соответствии с техническими требованиями червячные фрезы должны изготавливаться из быстрорежущей стали (ГОСТ 19265-73) с твердостью рабочей части 63…66 HRCэ, при этом твердость рабочей части фрез, изготовленных из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более, и кобальта 5% и более, должна быть 64-67 HRCэ.

Фрезы изготавливаются трех типов – 1, 2, и 3.

Тип 1 – цельные прецизионные червячные фрезы модулей 1-10 мм классов точности ААА и АА.
Тип 2 – цельные фрезы модулей 1-14 классов точности АА, А, В, С, Д.
Тип 3 – сборные фрезы модулей 8-25 мм классов точности А, В, С и Д.

Червячные фрезы используют также для нарезания шлицевых валов с эвольвентным профилем (рис.51) и прямобочным (рис.52).

Червячные фрезы для эвольвентных шлицевых валов имеют особенность. Угол их исходной рейки не 20 °, как у цилиндрических колес, а 30 °.

Червячные фрезы для нарезания шлицевых валов с прямобочным профилем бывают для нарезания шлицевых валов с центрированием соединения по наружному (рис. 8 Dнар) или внутреннему диаметру (dвн).

Долбяки применяются для нарезания цилиндрических зубчатых колес с внешними и внутренними зубьями 6-8 степеней точности. Как работает долбяк? Да очень просто. Представьте зацепление двух зубчатых колес, одно из которых совершает возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном торцу колеса. Классическую схему зацепления вы можете рассмотреть на рис.53.

Обозначения и определения

Рисунок 53.

Долбяки могут быть дисковые, чашечные и хвостовые. Конструкция долбяков определена ГОСТ 9323-79 (для дисковых мелкомодульных ГОСТ 10059-80). Конструкцию см.рис.54.

Рисунок 54.

Шеверы предназначены для чистовой обработки для прямозубых и косозубых колес в диапазоне m < 0, 2-8 мм. Как работает шевер?

Вследствие скрещивания осей шевера и детали возникает составляющая скорости скольжения профилей, направленная вдоль образующих зубьев.

Шевер – это то же зубчатое колесо, но на его профиле зубьев находятся стружечные канавки (см.рис.55).

Рисунок 55.

Рекомендуемое назначение шеверов:

- класса АА – для колес 5-й степени точности;
- класса А – для 6 степени;
- класса В – для 7 степени.

Конструкция дисковых шеверов определена ГОСТ (8570-80).