Червячная шлицевая фреза

 

Основу конструкции червячной шлицевой фрезы составляет червячная фреза, работающая методом обкатки и имеющая все основные параметры, соответствующие червячной фрезе для обработки зубчатых колес.

Особенность конструирования червячных шлицевых фрез заключается в определении профиля зуба фрезы.

Профиль зуба фрезы можно определить следующими методами:

- аналитическим, определением координат кривой профиля;

- графическим, построением кривой профиля.

Аналитический метод позволяет вычислить координаты кривой профиля зуба с любой точностью и поэтому является основным. Графический дает возможность наглядно представить процесс обкатки, но из-за неточности применяется обычно в качестве вспомогательного - для приближенной проверки аналитического.

Для вывода уравнения профиля зуба фрезы можно рассмотреть два последовательных положения профиля зуба фрезы и профиля детали, находящихся в зацеплении (рис.56). В первом положении профили касаются в точке Р полюса зацепления. Во втором положении точкой касания будет точка С, рейка переместилась вправо на величину РВ, а деталь должна повернуться на некоторый угол φ (в радианах), то есть РВ = R_N • φ.

Общая нормаль к сопряженным профилям в точке касания должна проходить через полюс зацепления, поэтому в точке С прямая СР должна быть перпендикулярна профилю детали.

Для нахождения координат кривой зуба фрезы используется теорема: сумма проекций замкнутой ломаной линии на ось равна нулю.

Проектируя ломаную РСДВР последовательно на оси X и У и произведя необходимые преобразования, можно получить уравнения профиля зуба фрезы:

.

Радиус начальной окружности R_N не может быть задан произвольное: от него зависит величина f переходной кривой. В то же время необходимо обеспечить полную обработку профиля детали. Поэтому для определения радиуса начальной окружности находится уравнение линии зацепления и максимальное значение расстояния крайней точки линии зацепления от оси шлицевого валика.

Таким образом можно получить уравнение радиуса начальной окружности:

,

где d - половина шлицевого выступа.

Для упрощения изготовления фрезы криволинейный профиль зуба можно заменить дугой окружности. Для этой цели можно определить координаты центра окружности и её радиус. Замена возможна в том случае, если появляющиеся погрешности не превышают допусков на изготовление шлицев.

Конструктивные элементы и другие расчетные параметры фрезы выбираются и рассчитываются аналогично червячной зуборезной фрезе. При фрезеровании шлицевого валика червячной шлицевой фрезой у основания шлица получается переходная кривая, уменьшающая рабочую поверхность шлица. Для устранения переходных кривых на фрезе выполняются специальные выступы - "усики", которые позволяют "утопить" переходные кривые в тело вала (рис.57).

Более рациональная конструкция фрезы - фреза с удлиненным зубом. У этой фрезы высота зуба h>R_e - r_i. Особенность ее работы заключается в том, что впадину она формирует методом копирования вершинами зубьев, имеющими форму дуги окружности с радиусом r_i. Переходные кривые получаются в пределах 0,1-0,15 мм. Такая фреза сложна в изготовлении, установка её осуществляется по шаблону (рис. 58).

Графический метод построения профиля зуба червячной шлицевой фрезы применяется обычно для проверки правильности аналитического расчета, для изготовления шаблонов (на профилешлифовальном станке).

Достоинства его - наглядность и простота, недостаток – малая точность, поэтому выполняется построение всегда в увеличенном масштабе.

Построение профиля выполняется следующим образом (рис. 59). На листе бумаги в увеличенном масштабе (5:1; 10:1; 20:1) вычерчивается впадина шлицевого валика, которая делится по дуге начальной окружности на 10-12 равных частей, точки этих делений соединяются с центром валика прямыми линиями. Затем, на листе кальки в том же масштабе проводятся две параллельные линии на расстоянии друг от друга, равном радиусу начальной окружности, а перпендикулярно им - 10-12 линий, расстояние между которыми равно дугам, на которые разделена шлицевая впадина на чертеже, После этих подготовительных работ выполняется непосредственно построение профиля зуба фрезы.

Для этого калька накладывается на чертеж таким образом, чтобы линия 00 на кальке совпала с лучом 00 на чертеже, после чего на кальке карандашом обводится видимый контур шлицевой впадины. Затем линия 01 на кальке совмещается с лучом 01 на чертеже и опять на кальке обводится контур шлицевой впадины. После выполнения этой операции для всех участков впадины на кальке получится семейство последовательных положений ее при повороте в процессе обработки. Огибающая этих последовательных положений и является профилем зуба червячной шлицевой фрезы.

Совпадение профиля зуба, выполненного графическим построением с профилем зуба, вычерченным на основании аналитического расчета, свидетельствует о правильности расчета фрезы.