1 Об.Заготовки→1 об.Фрезы.

Уравнение перемещений дополнительной цепи, связывающее вертикальное движение фрезы и заготовки

Произведя замену и i_диф=2 (для косозубых колес), получим окончательную формулу для настройки гитары дифференциала при нарезании косозубых колес

где β- угол наклона линии зуба колеса.

При нарезании червячных колес с тангенциальной подачей настраивают две цепи: основную и дифференциальную. Основную цепь рассчитывают, как при нарезании червячного колеса с радиальной подачей. По дифференциальной цепи фрезе сообщают дополнительное число оборотов, равное

Расчетные перемещения имеют вид 1об.заготовки→ об.фрезы.

Формула настройки гитары дифференциала при нарезании червячных колес методом тангенциальной подачи

Цепь ускоренной вертикальной подачи. Движение осуществляется следующим образом: электродвигатель М2, цепная передача 25/25, вал ХVII, колеса 36/60, вал ХVIII, колеса 50/45, 45/45, вал XX, червячная передача 1/24, винт вертикальной подачи с шагом р_в=10 мм.

Расчетные перемещения имеют вид:

n, об/мин эл.двигателя М2→Sв.у. мм/мин суппорта.

Уравнение кинематической цепи ускоренной вертикальной подачи

Величина ускоренной подачи Sв.у=500 мм/мин.

Цепь ускоренной радиальной подачи. Электродвигатель М2, цепная передача 25/25, вал XVII, колеса 36/60, вал XVIII, колеса 34/61, червячная передача 1/36, винт радиальной подачи стола с шагом р_в=10мм.

Уравнение кинематической цепи ускоренной радиальной подачи

Величина ускоренной радиальной подачи Sр.у.=120 мм/мин.

Настройка станка для нарезания косозубых цилиндрических колес.

Для обработки зубьев косозубых колес необходимы те же движения, что и для прямозубых колес. Но соотношение между частотами вращения фрезы и заготовки здесь несколько иное, так как для образования косого зуба требуется дополнительное вращение стола. Последнее может совпадать и не совпадать с направлением основного вращения заготовки. Это зависит от направления винтовых линий червячной фрезы и зубьев нарезаемого колеса. В первом случае дополнительный поворот складывают с главным, во втором- вычитают из главного.

При нарезании прямозубого колеса фреза переместиться вдоль оси заготовки на величину вертикальной подачи Sв, определяемую на один оборот стола. При этом фреза переместиться из точки А в точку А₁ (рис.149). В случае нарезания косозубых колес при вертикальном перемещении фрезы на величину Sв зубья фрезы должны проходить вдоль наклонных линий косых зубьев из точки А в точку В₁. Для этого стол должен дополнительно повернуться по дуге на величину А₁В₁. Эта часть оборота n_д есть то дополнительное вращение, которое должно быть сообщено столу через гитару дифференциала. При дальнейшем перемещении фрезы из точки А₁ в точку А₂ стол дополнительно повернется на величину А₂В₂.

Величину А₁В₁ можно вычислить. Из треугольника DEF развертки винтовой линии косого зуба

T=π×d×ctgβ=π×m_s×z×ctgβ=π×m×z/sinβ.

где Т- шаг винтовой линии; d- диаметр начальной окружности; β- угол наклона винтовой линии; m_s, m- торцовый и нормальный модули.

Из подобия треугольников DEF и А₁EB₁ величина n_д определяется как отношение длины А₁В₁ к длине начальной окружности πd:

Если фреза пройдет путь AD , то n_д=1, т.е. за время перемещения фрезы на шаг Т винтовой линии зуба (впадины) заготовка должна сделать один дополнительный оборот. При этом фреза сделает z/z' оборотов.

Если вертикальная подача Sв и ширина колеса равны шагу винтовой канавки Т, то за время перемещения фрезы относительно заготовки на величину Т стол сделает Т/ Sв оборотов; тогда фреза при нарезании прямозубого колеса за это же время совершит оборотов.

При нарезании косозубых колес стол должен сделать один дополнительный оборот для того, чтобы зубья фрезы перемещались по наклонной канавке. В этом случае число оборотов фрезы

Таким образом, расчетные перемещения для стола и фрезы:

Умножая уравнение на Sв/Т, получим расчетные перемещения, отнесенные к одному обороту стола:

Сравнивая эти расчетные перемещения с перемещениями при нарезании прямозубых колес, заметим, что здесь фреза за один оборот стола совершит дополнительно

Расчет настройки гитары деления зависит от способа передачи дополнительного вращения заготовке. Существует два метода настройки- дифференциальный и бездифференциальный.

Дифференциальную настройку применяют в том случае, если дополнительное вращение заготовки сообщается по специальной кинематической цепи через дифференциал, который суммирует основное и дополнительное вращения и передает их столу.

Наладка зубофрезерных станков.

Чтобы изготовить колесо на зубофрезерном станке, необходимо наладить его в соответствии с техническими данными нарезаемого колеса. В число основных наладочных установок зубофрезерного станка входят:

- расчет и настройка кинематических цепей станка- сменных зубчатых колес гитар деления, скорости, подачи и др.;

- установка оправки и ее выверка;

- обработка первой пробной детали и корректировка наладочных установок станка.

Расчет и установка сменных зубчатых колес гитар деления, скорости, подачи и т.д. производится по формулам, приведенным в инструкции по обслуживанию данной модели станка и нормативным данным. При нарезании косозубых зубчатых колес в отличие от прямозубых вводится расчет сменных колес дифференциала. Точность расчета до пяти знаков после запятой. Сменные зубчатые колеса необходимо устанавливать с небольшим боковым зазором в зацеплении порядка 0,1 ... 0,15 мм. При ручном провертывании зубчатые колеса должны свободно без заедания вращаться и не иметь большого зазора.

При изготовлении небольшой партии зубчатых колес обработка ведется на пониженных режимах резания, за несколько проходов. Зубчатые колеса повышенной точности обрабатывают с применением чистовой операции, которая выполняется на малой подаче и снятием небольшого припуска. Методы нарезания зубчатых колес зависят от многих факторов и определяются в каждом конкретном случае отдельно. Практически метод фрезерования с осевой подачей имеет наибольшее применение.

Установка червячной фрезы. Неправильная установка червячной фрезы на станке вызывает погрешности профиля зубьев зубчатого колеса, снижение периода стойкости фрезы, повышение шероховатости поверхности и т. д. Подбирают фрезу по модулю, углу профиля и числу заходов.

Перед установкой фрезы и поддерживающего кронштейна у оправки индикатором проверяют радиальное и торцовое биение. Радиальное биение оправки не должно превышать 0,005 ... 0,01 мм как вблизи подшипников шпинделя фрезы, так и на противоположном конце оправки. Торцовое биение оправки должно быть не более 0,005 мм. Закрепленную на оправке червячную фрезу проверяют на биение по контрольным буртикам. Допустимое радиальное биение 0,01 ... 0,02 мм по обоим буртикам. Торцовое биение фрезы не более 0,01 мм. Опорные торцы фрезы должны быть строго параллельны.

При закреплении червячной фрезы на оправке количество распорных колец должно быть минимальным. Когда фреза закреплена на длинной оправке, значительно уменьшается жесткость, инструмент становится более чувствительным к различным колебаниям и вибрациям, что может привести к поломке зубьев, снижению точности и стойкости инструмента. Всегда нужно использовать по возможности короткие оправки для червячных фрез.

После установки и закрепления фрезы на оправке салазки фрезерного суппорта поворачивают на угол установки γ, который определяют в зависимости от направления наклона линии зуба колеса и винтовой линии червячной фрезы. Рекомендуется применять одноименный наклон. При нарезании прямозубых колес (рис.151, а) угол установки γ равен углу подъема λ витков червячной фрезы, т. е. γ = λ. При нарезании косозубых колес угол установки определяют по формуле:

а) одинаковые направления винтовой линии зубьев колеса и витков фрезы (рис.151, б, г) γ = β- λ;

б) разные направления винтовой линии зубьев колеса и витков фрезы (рис.151, в, д).

Обработка первой пробной детали. После того как станок будет полностью налажен и опробован на холостом ходу, приступают к установке заготовки для фрезерования на полную высоту зуба. Фрезу и заготовку располагают друг относительно друга приблизительно в середине ширины зубчатого венца. Затем вращающиеся фрезу и заготовку сближают до легкого касания вершин зубьев фрезы внешней поверхности заготовки. Это положение фиксируется по лимбу винта и линейки. После этого суппорт с фрезой перемещают выше или ниже заготовки, в зависимости от применения встречной или попутной подачи, приближают заготовку к фрезе на полную высоту зуба или другую заданную величину и включают вертикальную подачу. По окончании обработки, не снимая со станка нарезанного колеса, измеряют у него два параметра: высоту зубьев и толщину зубьев.

При измерении толщины зуба штангензубомером величина дополнительного перемещения фрезы ∆h (для получения нужной толщины зуба) определяется по формуле

где ∆S- разность между фактической измеренной величиной толщины зуба и его толщиной по чертежу; α_д - профильный угол инструмента. Если α_д=20°, величина перемещения ∆i=1,37∆S. При измерении длины общей нормали микрометром с тарельчатыми губками величина радиального перемещения фрезы (рис.150) для получения требуемой толщины зуба определяется по формуле

где ∆W- разность между фактическим и чертежным размерами длины общей нормали.

Величина перемещения ∆h = 1,462 ∆W при угле профиля червячной фрезы α_д=20°. Более высокая точность измерения толщины зуба обеспечивается посредством измерения длины общей нормали микрометром (а не при контроле толщины зуба кромочным зубомером, где погрешность заготовки снижает точность измерения).

Пути повышения производительности и качества при зубофрезеровании

Чтобы достичь высокой производительности и точности, нужно иметь прежде всего жесткий и точный зубофрезерный станок.

Если исходить из формулы времени фрезерования цилиндрического зубчатого колеса, то уменьшения машинного времени (повышение производительности) при зубофрезеровании можно достигнуть за счет трех основных параметров: повышения числа заходов фрезы, скорости резания и величины подачи.

Современные зубофрезерные станки, обладающие высокой жесткостью и снабженные электродвигателями повышенной мощности, позволяют работать многозаходными фрезами с двумя-тремя заходами и на высоких режимах резания. Главными препятствиями использования многозаходных фрез было увеличение погрешностей эвольвентного профиля, а также повышение погрешности в направлении зуба и шага от зуба к зубу.

Увеличение скорости резания при работе червячными фрезами приводит к повышенному износу инструмента. Если стойкость фрезы не является лимитирующим фактором, в настоящее время имеется реальная возможность работать на скорости резания в диапазоне 60 ... 80 м/мин, при этом нужно учитывать модуль, материал заготовки, материал и твердость инструмента. Вопрос увеличения подач в большинстве случаев не так сложен, как проблема увеличения скорости резания. Объясняется это тем, что увеличение подачи оказывает меньшее влияние на стойкость инструмента, чем изменение скорости резания. С другой стороны, увеличение подачи вызывает ухудшение шероховатости поверхности на профилях зубьев и снижение точности. Если после зубофрезерования применяют отделочные операции — шевингование или шлифование, то к качеству обрабатываемой поверхности не предъявляют высоких требований. Исходя из условий обработки подача, может выбираться в пределах 4 ... 6 мм/об.

Имеются и другие мероприятия, которые также направлены па повышение производительности. К числу таких мероприятий можно отнести попутное зубофрезерование, применение червячных фрез прогрессивных конструкции, фрезерование с переменной осевой подачей (адаптивная система). Двухпроходное зубофрезерование, автоматизация процесса, совмещенное зубофрезерование и зубодолбление помимо увеличения производительности повышают качество и стабильность размеров зубчатых колес.