Нарезание зубьев червячными фрезами

(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 цилиндрическихзубчатых 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

,

где

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

где

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.