3 Методичні вказівки до розрахунку черв'ячної фрези для обробки шліцьового вала із прямОкутним профілем

3.1 Вихідні дані для проектування черв'ячної фрези

Для проектного розрахунку повинні бути відомі наступні дані:

• матеріал оброблюваної деталі;

• зовнішній діаметр шліців D;

• внутрішній діаметр шліців d;

• число шліців n;

• ширина шліців b;

• спосіб центрування шліцьового з'єднання (по D; d або b);

• точність та шорсткість обробки (розміри, для яких не вказаний квалітет точності, виконуються по 11 квалітету);

• матеріал оброблювальної деталі.

Розмір фаски с та діаметр d1 (див. рис.3.1) вибирають з ГОСТу на шліцьове з’єднання.

3.2 Аналіз і технічне обґрунтування прийнятої конструкції фрези

Ч ерв'ячні фрези застосовують для обробки шліцьових валів для шліцьового з’єднання за ГОСТ 1139-80 будь якого способу центрування. Різні виконання профілю шліцьових валів приведені на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 – Типові профілі шліцьових валів по ГОСТ 1139-80:

А, С – з центруванням по внутрішньому діаметрі або бічним сторонам, В – з центруванням по зовнішньому діаметрі

Діаметр d₁ у виконанні А визначає глибину канавки, в виконанні В – відстань від прямолінійної частини профілю шліца до внутрішньої циліндричної поверхні вала. Величини фаски с та діаметр d₁ регламентує ГОСТ 1139-80.

Для нарізування шліцьового вала виконання А призначені фрези з “вусиками”, які забезпечують одержання прямолінійної ділянки по усій висоті зуба шліцьового вала. Утворені вусиками канавки в основі шліца забезпечують процес шліфування шліцьових валів. Для нарізування шліцьового вала виконання В, С служать черв'ячні фрези без вусиків.

По конструкції фрези бувають цільні і збірні. Найбільше поширення в промисловості одержали фрези цільної конструкції. Відповідно до технічних вимог фрези повинні виготовлятися зі швидкорізальної сталі зі змістом ванадію не менш 3% і кобальту більш 5% із твердістю робочої частини 63...67 HRC_Э, наприклад, зі сталі Р6М5К5, Р9К10. Для збірної фрези зі вставними рейками корпус фрези виготовляють із конструкційної легованої сталі, наприклад, 40Х, а ріжучу частину – із швидкорізальної сталі.

Черв'ячні фрези виготовляють класів точності А, В и С. Фрези класу точності А рекомендується застосовувати для чистового нарізування шліцьових валів з полями допусків по товщині зуба і центруючому діаметрі d9, h8, e8, f8 і внутрішньому діаметрові – е9, класу точності В для чистового нарізування валів з полями допусків по товщині зуба d10, центруючому діаметрі – h9, е9. Фрези класу точності С призначені для чорнового нарізування валів.

Загальний вид черв'ячної фрези для нарізування шліцьового вала приведений на рис. 3.2.

Р исунок 3.2 – Черв’ячна фреза для обробки шліцьового вала

Як інструмент черв'ячну фрезу одержують з черв'яка шляхом прорізання стружкових канавок і затилування задніх поверхонь. Стружкові канавки можуть бути прямими (рівнобіжними осі фрези) або нахиленими. Вихідна інструментальна поверхня різального інструмента це гвинтова поверхня черв'яка. Точно побудувати профіль різального інструмента можна методом просторового профілювання, коли гвинтова поверхня вихідного профілю задається системою рівнянь у трьох координатних площинах, а профіль інструмента визначається в нормальному перетині цієї поверхні. Але це досить складний спосіб. Тому часто при проектуванні профіль вихідної поверхні в нормальному перетині приймається рівним профілеві рейки, сполученої з профілем деталі, і переноситься на черв'ячну фрезу без корекції.

Площинна задача профілювання може бути вирішена графічною побудовою або аналітичним розрахунком. Графічний спосіб забезпечує точність профілю 0,03-0,05 мм, його основним достоїнством є наочність. Але, через недостатню точність, найчастіше він застосовується як перевірочний.

Площинний аналітичний розрахунок профілю дає досить високу точність при куті підйому витків черв'ячної фрези  не більш 6. Коли кут підйому витків черв'ячної фрези >6 (від 6 до 10), варто застосовувати точний аналітичний розрахунок.

На підставі аналізу конструкції і ступеня точності вала, що нарізується, з урахуванням літературних рекомендацій вибирають конструкцію, ступінь точності, вид та матеріал черв'ячної фрези.