ЛЕКЦИЯ 15 «Червячные фрезы»

ЛЕКЦИЯ 15 «Червячные фрезы»

Червячные фрезы предназначены для обработки зубчатых колес методом обкатки. Процесс образования профиля зубьев колеса аналогичен процессу зацепления колеса с червяком, фреза, помимо вращательного движения, имеет поступательное движение вдоль оси заготовки, которая вращается вокруг своей оси. Профиль зуба колеса образуется путем последовательного вырезания металла каждым зубом фрезы.

Для сообщения червяку режущих свойств на нем прорезают продольные винтовые стружечные канавки, равномерно расположенные по окружности, а для обеспечения задних углов и сохранения профиля зуба фрезы при переточках, на зубьях фрезы затылованием образуется задняя поверхность.

Таким образом режущая кромка зуба фрезы представляет собой линию пересечения винтовых поверхностей: основного червяка, стружечной канавки и затыловочной поверхности.

Эти особенности образования профиля червячных фрез необходимо учитывать при их конструировании, изготовлении и эксплуатации.

Винтовые поверхности, их образование.

Боковая поверхность витка червяка является винтовой поверхностью, образующейся в результате винтового движения линии в пространстве.
В основу червячных зуборезных фрез положены винтовые поверхности, образованные винтовым движением отрезка прямой линии (рис. 1).

При винтовом движении линии, проходящей через ось винтовой поверхности и наклонной под некоторым углом к этой оси, образуется архимедова винтовая поверхность.

Характерными признаками её являются:

- прямая линия в сечении винтовой поверхности плоскостью, проходящей через ось винтовой поверхности;

- спираль Архимеда в сечении плоскостью, перпендикулярной оси винтовой поверхности.

При винтовом движении линии относительно образующего цилиндра, называемого основным, причем угол наклона линии к горизонтальной плоскости равен углу подъема винтовой линии на этом цилиндре, образуется эвольвентная винтовая поверхность; её признаки:

- прямая линия в сечении винтовой поверхности плоскостью, касательной к образующему цилиндру;

- эвольвента в сечении плоскостью, перпендикулярной оси винтовой поверхности.

При винтовом движении линии относительно образующего цилиндра, называемого делительным, наклоненной под углом подъема винта к оси на этом делительном цилиндре, получается конволютная винтовая поверхность.

Рис.1

Её основные признаки:

- прямая линия в сечении плоскостью, перпендикулярной направлению подъема винтовой линии на делительном цилиндре;

- удлиненная или укороченная эвольвента (конволюта) в сечении плоскостью, перпендикулярной оси поверхности.

Образовать, то есть обработать соответствующую винтовую поверхность, можно, используя ее свойства. Для этого прямолинейную режущую кромку инструмента – обычно резца – необходимо расположить во время работы так, чтобы ее положение соответствовало положению прямой при геометрическом образовании той или иной винтовой поверхности
(рис. 2).

Для обработки архимедовой винтовой поверхности передняя грань резца с прямолинейными режущими кромками должна располагаться в осевой плоскости этой поверхности.

Для обработки эвольвентной винтовой поверхности передняя грань резца с прямолинейной режущей кромкой должна быть расположена в плоскости, касательной к образующей основного цилиндра выше или ниже оси.

Для обработки конволютной винтовой поверхности передняя грань резца с прямолинейными режущими кромками должна быть расположена в плоскости, перпендикулярной направлению винтовой линии на делительном цилиндре.

Изделия, основные рабочие поверхности которых представляют собой винтовые поверхности, принято называть в технике червяками. В зависимости от названия винтовой поверхности они могут быть следующими:

- архимедов червяк;

- эвольвентный червяк;

- конволютный червяк.

Рис. 2

Профилирование червячных фрез

Кинематика обкатки достаточно сложна: червячная фреза представляет собой винтовую деталь в сочетании с винтовыми стружечными канавками и затылованными задними винтовыми поверхностями зубьев, поэтому режущие кромки зубьев фрезы - пространственные кривые. Профиль зуба фрезы может быть прямолинейным; и аналогичным прямолинейному профилю инструментальной рейки только у незатылованной червячной фрезы с углом подъема нарезки и углом наклона стружечных канавок равными нулю. Чем больше угол подъема нарезки, тем больше профиль зуба фрезы будет отличаться от рейки.

Для сравнительно небольших углов 2-5° профили фрезы и рейки отождествляются, то есть предполагается, что фреза и обрабатываемое зубчатое колесо осуществляют зацепление в плоскости, а режущие кромки являются плоскими линиями. Погрешность, получаемая при таком приближенном расчете обычно удовлетворяет практическим требованиям.

В зависимости от червяка, положенного в основу червячной фрезы при её профилировании, существуют следующие конструкции фрез:

- архимедовы червячные фрезы;

- эвольвентные червячные фрезы;

- конволютные червячные фрезы.

Архимедовы червячные фрезы, имеющие прямолинейный профиль в
осевом сечении, применяют обычно для обработки червячных зубчатых колес.

Конволютные червячные фрезы, имеющие прямолинейный профиль в сечении, перпендикулярном направлению нарезки, получили широкое распространение для обработки цилиндрических зубчатых колес с прямыми и винтовыми зубьями.

Эвольвентные червячные фрезы из-за сложности изготовления широкого распространения не получили и применяются очень редко.

Профилирование червячных фрез для других видов зацепления (не эвольвентных) осуществляется на основе соответствующих винтовых поверхностей или червяков: циклоидальное зацепление, зацепление Новикова и т.д.