3. Задание

Спроектировать чистовую червячную фрезу для обработки правого прямозубого цилиндрического колеса, основные параметры которого указаны в прил.1.

4. Порядок выполнения работы

1. Назначить класс точности проектируемой фрезы, считая, что фрезы класса ААА обеспечивают 6-ю степень нарезаемого колеса, классов АА - 7-ю, А - 8-ю, В - 9-ю, С - 10-ю и D - 11-ю. Фрезы классов точности ААА и АА называют прецизионными (тип 1 по ГОСТ 9324-80), остальные - фрезы нормальной точности [2].

2. Определить габаритные размеры и профиль ИП, которой является винтовая поверхность основного правозаходного эвольвентного червяка с числом заходов а=1.

2.1. Наружный диаметр червяка определить по зависимости

,

где D₀ – диаметр посадочного отверстия проектируемой фрезы:

D₀ = 20 m^0,373 - для фрез нормальной точности;

D₀ = 27 m^0,404 - для прецизионных фрез [1].

Расчётные размеры D₀ и d_ao округлить до ближайшего из принятых стандартных рядов для цельных фрез модулем от 1 до 10 мм [2]:

D₀ = 16; 20; 27; 32; 40; 50; 60;

d_ao для фрез нормальной точности = 40; 50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 118; 125; 140; 150; 160 мм;

d_ao для прецизионных фрез = 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180 мм.

Для прецизионных фрез d_ao принимать ближайшее большее.

2.2. Расчётный диаметр начального цилиндра червяка определить по зависимости

,

где ∆k — поправка, связанная с величиной затылования зубьев червячной фрезы. При величине заднего угла на вершине зуба α_ao=10° поправка ∆k будет равна:

а) для фрез нормальной точности

m	1- 2,75	3 - 4	4,25 - 6	6,5 - 10
∆k , мм	0,9862	0,9834	0,9894	0,9877

б) для прецизионных фрез:

m	1 - 1,75	2 - 3,75	4 - 5,5	6 - 10
∆k , мм	0,9896	0,9881	0,9921	0,9908

2.3. Угол подъёма витка основного червяка рассчитать по формуле

.

Точность расчёта — не менее пяти знаков после запятой.

2.4. Профильный угол эквивалентного архимедова червяка рассчитать по методу касательной [1]

.

Точность расчёта - не менее пяти знаков после запятой.

2.5. Шаг витков основного червяка в нормальном к витку сечении . Точность расчёта - не менее пяти знаков после запятой.

3. Выполнить конструирование чистовой червячной цельной фрезы, определив её основные размеры и геометрические параметры (рис. 2).

Р ис. 2. Общий вид червячной зуборезной фрезы

3.1. Число зубьев фрезы Ζ₀ назначить в зависимости от наружного диаметра:

a) для фрез нормальной точности

m	1 - 2,75	3 - 6	6,5 - 14
Ζ0	12	10	9

б) для прецизионных фрез

m	1 - 1,75	2 - 5,5	6 - 10
Ζ0	16	14	12

3.2. Величину затылования зубьев по задней поверхности К рассчитать по формуле

,

где α_ao = 10° - задний угол на вершине зуба [1].

Расчетное значение К округлить до числа, кратного 5. По принятому К определить величину предварительного затылования резцом К₁ = (1,2...1,4)К - для фрез нормальной точности и К₁ = (1,4...1,8)К - для прецизионных фрез. При этом шлифованная по задней поверхности часть зуба С должна быть не менее 0,33 от полной толщины зуба. Это проверить контрольным прочерчиванием.

3.3. Передний угол γ_ао принять равным нулю.

3.4. Угол раскрытия стружечной канавки Ө выбрать в зависимости от Ζ₀

Z0	12 и более	10 и 9	8
Ө°	18	22 или 25	25 или 30

Окончательно угол Ө уточняется после контрольного прочерчивания 2-х зубьев в увеличенном масштабе. Радиус закругления канавки R_к принять конструктивно в пределах 1...3 мм. Стружечную канавку принять винтовой левозаходной (для правозаходной фрезы) с углом наклона к оси фрезы . Ход стружечной канавки

,

где π= 3,14159.

3.5. Глубину стружечной канавки Н рассчитать по зависимости

.

3.6. Размеры и точность шпоночного паза назначить по прил. 2. Проверить прочность тела фрезы над шпоночным пазом по условию

,

где .

Диаметр по впадинам зубьев фрезы

.

Если условия не выполняется, увеличить d_aо и повторить все расчёты.

3.7. Диаметр контрольного буртика округлить до целого числа. Толщину контрольного буртика принять l_б = 3...6 мм.

На буртиках и посадочной поверхности назначить фаски величиной 0,5...1 мм. Посадочное отверстие в средней части расточить до диаметра D₀ + 0,5 мм.

3.8. Длину рабочей части фрезы L_1min, мм, необходимую для правильного формообразования нарезаемых зубьев, определить:

а) для фрез модулем до 4 мм включительно при нарезании зубьев Z по целому

;

б) при модуле свыше 4 мм, когда зубья обрабатываемого колеса нарезают за несколько рабочих ходов

.

На зубофрезерных станках для увеличения ресурса работы червячной фрезы выполняют осевые передвижки фрезы, позволяющие обеспечить равномерность износа по всем зубьям фрезы.

Длину рабочей части фрезы с учётом передвижек и срезания неполных витков фрезы при её изготовлении увеличивают на 3...4 шага, т.е.

.

Общую длину фрезы определять по зависимости L = L₁ + 2l_б и округлить до ближайшего значения из стандартного ряда по ГОСТ 9324 - 80 (прил. 3).

3.9. Размеры зубьев фрезы в нормальном к витку основного червяка сечении принять равными соответствующим размерам исходного контура инструментальной рейки (рис. 3):

Р ис.3. Размеры зубьев в нормальном сечении

а) шаг зубьев , где π = 3,14159;

б) толщина зуба ;

в) высота головки и ножки зуба ;

г) радиус скругления вершины и впадины зубьев ; .

Утолщение зуба ∆S для обеспечения теплового зазора в зубчатой передаче принять в зависимости от модуля

m	1 - 2	2,25 - 3,75	4 - 5,5	6	6,5 - 8	9 - 10
∆S, мм	0,1	0,14	0,16	0,20	0,22	0,22

Рис.4. Форма впадин зубьев при m>4 мм

При модуле более 4 мм во впадинах зубьев предусмотреть канавку для выхода шлифовального круга при шлифовании боковых сторон профиля (рис. 4).

Ширину проточки принять не более 0,5m.

4. Выполнить профилирование червячной фрезы с винтовыми стружечными канавками, для чего рассчитать профильные углы левой и правой сторон зуба в его осевом сечении, а также осевой шаг P_xo (рис. 5). С учётом затылования зубьев по задней поверхности профильные углы будут

;

Р ис.5. Осевое сечение зуба

червячной фрезы

.

Осевой шаг .

Углы α_xoL и α_xoR необходимы для контроля и расчёта профильных углов шлифованного круга при затыловании зубьев. По величине P_xo настраивают станок на шаг.

При винтовой стружечной

канавке контролируют проекцию нормального шага и толщины зуба на осевую плоскость.

Если стружечные канавки фрез прямые, то α_xoL =α_xoR=α_xo, при этом контролируют осевой шаг.

5. Назначить технические требования на проектируемую фрезу по ГОСТ 9324 - 80.

5.1. Цельные червячные фрезы изготовляют из быстрорежущей стали Р6М5 или из быстрорежущих сталей, легированных кобальтом при обработке заготовок из высоколегированных и труднообрабатываемых сталей и сплавов.

5.2. Твёрдость фрез типа 1 и 2 не менее 63...66 HRC_Э. Твёрдость фрез из быстрорежущих сталей с содержанием более 5% кобальта 64...66 HRC_Э.

5.3. Параметры шероховатости поверхностей фрез выбираются по прил. 4.

5.4. Неполные по толщине зубья срезать так, чтобы вершина зуба была толщиной не менее 0,5 m.

5.5. Группу параметров для контроля точных фрез выбрать из условия: фрезы классов точности ААА, АА и А контролируют по 1-й или 2-й группе параметров, классов В и С - по любой из трёх, класса D - по 3-й группе. По ГОСТ 9324 - 80 в группы включены следующие параметры:

1-я группа - f_d; f_y; f_t; f_rda; f_uо; F_po; f_x; T_so; ; F_pbo;

2-я группа включает 8 параметров из первой, а вместо последних двух в неё включены f_fo; ; f_ho; ;

3-я группа включает 9 параметров из второй, а вместо последних двух в неё включены f_pxo; .

Наиболее предпочтительной следует считать вторую группу параметров, названия и значения которых приведены в прил. 5.

5.6. Маркировать на торце фрезы: товарный знак; индекс; m; α; класс точности; γ_mo; P_zo; материал; год выпуска.

6. Эскиз фрезы разработать по приведённому в прил. 6 примеру.