4 Червячные фрезы

КАЛИНКИН, В. И., МАСКАЙКИНА, С. Е., ПОЛУЕШИНА, Н. И.,
ЩЕКИН, А. В., СУЛЬДИН С. П.
ОБКАТНЫЕ ЗУБОРЕЗНЫЕ
ИНСТРУМЕНТЫ
Учебное пособие
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств».
Саранск
Издательство Мордовского университета
2006
УДК 621.9.02
Калинкин, В. И., Маскайкина, С. Е., Полуешина, Н. И., Щекин, А. В.,
Сульдин С. П. Обкатные зуборезные инструменты: учебное пособие для ВУЗов. – Саранск: Изд-во Мордов. гос. ун-та, 2005. – 65 с.
В учебном пособии рассматриваются теоретические сведения и основы расчета зуборезного инструмента следующих конструкций: долбяков,
шеверов, червячных фрез для обработки цилиндрических зубчатых колес и
шлицевых валиков с прямолинейным профилем. Приводятся необходимые
справочные материалы и нормативные ссылки.
Предназначено для студентов специальностей 151001 «Технология
машиностроения» и 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы».
Печатается по решению научно-методического Совета Мордовского
государственного университета имени Н.П. Огарева
 Мордовский государственный
университет им. Н.П. Огарева
2
Содержание
Введение
1 Инструментальная (производственная рейка)
2 Долбяки
2.1 Определение геометрических параметров обрабатываемого
колеса
2.2 Расчет долбяков
2.3 Размеры добяка в исходном сечении
2.4 Размеры долбяка в плоскости переднего торца
2.5 Контрольный расчет долбяков
2.6 Определение класса точности долбяка
2.7 Выбор допусков и предельных отклонений долбяка
2.8 Выбор материала долбяка
2.9 Выполнение рабочего чертежа долбяка
3 Шеверы
3.1 Определение технологических параметров колес
3.2 Формулы для расчета дискового шевера
3.3 Требования по точности шеверов
3.4 Выбор инструментального материала
3.5 Рабочий чертеж шевера
4 Червячные фрезы
4.1 Расчет червячных фрез
4.2 Выбор основных технических требований
4.3 Выбор инструментального материала фрезы
4.4 Рабочий чертеж фрезы
5 Обкатные инструменты для обработки зубчатых деталей с
неэвольвентным профилем
5.1 Червячные фрезы для нарезания шлицевых валиков с
прямолинейным профилем
6 Автоматизация проектирования зуборезных долбяков
в системе КОМПАС
6.1 Задача, решаемая приложением
6.2 Правила работы с приложением
7 Нормативные ссылки
Библиографический список
Приложение А
4
6
7
9
11
12
15
16
18
18
18
18
20
22
23
31
32
32
33
35
40
43
43
44
45
53
53
53
62
63
64
3
Введение
Зуборезный инструмент относится к категории наиболее сложного и
специфичного в проектировании, изготовлении и эксплуатации. Наибольшее
распространение в машиностроении получили зубчатые передачи с малочувствительным к изменению межцентрового расстояния эвольвентным зацеплением. И основная масса зубообрабатывающих инструментов, станков и
оснастки предназначена для воспроизведения соответствующих этому зацеплению эвольвентных профилей и дна впадины на заготовках.
Процесс зубонарезания характеризуется следующими особенностями:
1) сечение срезаемого слоя изменяется за время обработки заготовки
одним зубом. Кроме того, необходимо учитывать, что в работе участвуют
одновременно несколько зубьев;
2) различные участки лезвия неодинаково нагружаются, так как они
срезают слои различного сечения и имеют различную скорость резания;
3) оптимальная геометрия не может быть обеспечена, так как инструменты имеют весьма сложную форму и совершают сложные движения. Поэтому геометрические параметры назначают исходя из принципа сохранения
точности профиля инструмента при его переточках.
Для получения эвольвентных профилей используют два метода формообразования : копирования и обката.
Метод копирования состоит в обработке зубчатых изделий инструментом, профиль зуба которого соответствует форме впадины зуба. По существу, метод копирования представляет собой фрезерование сложного профиля впадины зубьев фасонными фрезами. В качестве зуборезного инструмента, работающего по методу копирования, применяют дисковые, модульные и
пальцевые фрезы, зубодолбежные головки. Метод копирования при профилировании и его реализация в конструкции инструмента обусловливают в
большинстве случаев специальное назначение инструмента, пригодное для
обработки конкретного колеса (или нескольких колес, но мало различающихся по своим размерам). Основным недостатком нарезания зубьев по методу
копирования является то, что для получения теоретически правильного профиля требуется для каждого заданного числа зубьев фреза определенного
профиля. Следовательно, при нарезании зубчатых колес одного и того же
модуля, но с разным числом зубьев необходимо иметь набор фрез с различным профилем зубьев.
Метод обката заключается в создании условий, когда центроиды инструмента и нарезаемого изделия катятся друг по другу без скольжения. При
этом профиль нарезаемого изделия получается в процессе обработки как
огибающая различных положений режущих кромок инструмента. Инструменты, работающие по методу обката, более универсальны, так как позволяют нарезать одним инструментом данного модуля колеса того же модуля с
любым числом зубьев. Замена периодических делительных и связанных с
ними вспомогательных движений (метод копирования) непрерывными делительными движениями, характерными для метода обката, не только повыша4
ет производительность, но и увеличивает точность обработки путем устранения случайных отклонений профиля.
В качестве режущего инструмента, работающего по методу обката,
применяют червячные фрезы, гребенки, зубострогальные резцы, долбяки и
шеверы, зубчатые хоны.
Выбор типа и особенности той или иной конструкции зуборезного инструмента непосредственно зависят от принятого построения операций зубообработки зубчатого колеса. Обеспечить высокоэффективную, как в отношении производительности, так и точности, обработку зубчатого колеса можно
только в случае детального анализа основных факторов: объема выпуска обрабатываемых колес, их точности, формы и размеров, что позволит правильно подойти к вопросам выбора, конструирования и изготовления зуборезного
инструмента.
Инструменты, работающие методом огибания (обката) бывают двух
разновидностей:
1. Инструменты с точечным контактом инструментальной поверхности с поверхностью детали: червячные фрезы, обычные шеверы, зубчатые
хоны, червячные абразивы и др. Они обеспечивают нарезание зубчатых колес в диапазоне модулей 0,1 – 40 мм с достижением точности в пределах 5 –
11-й степеней точности и применяются в индивидуальном, серийном и массовом производстве. Эти инструменты совершают два движения подачи. Одно из них функционально связано с главным движением определенным значением передаточного отношения станочной пары инструмент – деталь. В
этом недостаток схем обработки этими инструментами, ограничивающий их
эффективное оснащение твердыми и сверхтвердыми материалами. В результате такой подачи точка касания вершины инструмента с боковой поверхностью зуба обрабатываемого колеса, перемещаясь по последней, воспроизводит на ней активную действующую линию, которая для лезвийных инструментов носит дискретный характер, что и обусловливает появление огранки
на боковых поверхностях зубьев. За счет движения второй подачи – движения обрабатываемых поверхностей зубьев "самих по себе" – активная действующая линия, перемещаясь вдоль оси колеса, полностью воспроизводит
боковые стороны его зубьев.
2. Инструменты с линейным контактом инструмента и детали: зуборезные долбяки, гребенки, зубострогальные резцы, резцовые головки. Все
эти инструменты имеют полюсную ось профилирования, расположенную параллельно оси детали. Они совершают два движения подачи. Одно из них
совпадает по направлению с главным движением резания. Поэтому гребешки
волнистости обработки отсутствуют и обработочные неровности получаются меньше по сравнению с обработкой инструментами с точечным контактом. Однако из-за наличия обратных холостых ходов производительность
обработки данными инструментами несколько снижается.
5
1 Инструментальная (производственная) рейка
hfo
nô î

Ñðåäí ÿÿ
ëèí èÿ
hô î
hà1
ho

hao
Инструментальная (производственная) рейка лежит в основе образования исходных инструментальных поверхностей и служит для определения
основных размеров зубьев инструмента. Исходный контур инструментальной
рейки для эвольвентных зубчатых колес приведен на рисунке 1.1.
Pn
so
ôî
Рисунок 1.1 – Исходный контур инструментальной рейки
для эвольвентных зубчатых колес
1.1 Элементы инструментальной рейки пропорциональны модулю
P
m n ,

где Pn – шаг зубьев по нормали на делительном цилиндре.
1.2 Высота начальной головки и ножки зуба инструментальной рейки
hao  h fo  ( f  c ) m ,
где f – коэффициент высоты;
с=0,25 или 0,3 – коэффициент радиального зазора.
1.3 Если нарезаемое колесо имеет срез у головки (модифицированный
профиль), то ножка зуба инструментальной рейки должна иметь утолщение с
параметрами nф , hф ,  ф (рисунок 1.1).
1.4 Толщина зуба рейки для чистовых инструментов принимается с
учетом обеспечения в зубчатой передаче обязательного бокового зазора
m
S0 
 S ,
2
где S – утолщение зуба рейки (таблица 1.1).
У инструментов для предварительной обработки высоту ha увеличиваo
o
o
o
ют примерно на 0 ,1 m с целью разгрузки от работы вершин зубьев чистовых
инструментов, а толщину зубьев уменьшают на величину припуска Sп под
последующую обработку.
S0 
m
2
 Sп .
6
Таблица 1.1 – Утолщение зуба инструментальной рейки и допуск на толщину
зуба инструмента
В миллиметрах
m
S
1,00 – 2,00
2,25 – 3,75
4,00 – 5,50
6,00
6,50 – 8,00
0,10
0,14
0,16
0,20
0,22
Допуск для класса
точности
А
В
0,025
0,032
0,032
0,040
0,040
0,050
0,040
0,050
0,050
0,063
m
9 – 10
11 – 16
18
20
22 - 25
S
0,26
0,34
0,37
0,42
0,46
Допуск для класса
точности
A
B
0,050
0,063
0,063
0,080
0,080
0,100
0,080
0,100
0,080
0,100
Величина припуска Sп принимается:
S п  1,23 mn tg – для чистового зубофрезерования или зубодолбления;
S п  0,53 mn tg – для шлифования;
Sп=0,035mn – для шевингования.
2 Долбяки
Долбяки применяются для нарезания методом огибания цилиндрических зубчатых колес с внешними и внутренними зубьями 6–8–й степеней
точности. Долбяками можно нарезать блочные и шевронные колеса. Особенно эффективно применять их при обработке колес с узким ободом, имеющих
большое z1 с модулем m до 2 мм.
Долбяк представляет собой корригированное цилиндрическое зубчатое колесо с непрерывно изменяющейся высотной коррекцией зубьев от одного торцового сечения к другому, что необходимо для создания на нем задних углов, с прямыми или винтовыми зубьями. В подавляющем большинстве случаев ось долбяка располагается параллельно оси нарезаемого колеса.
Режущие элементы у прямозубых долбяков ограничены передней конической поверхностью с =5 и задними поверхностями, две из которых эвольвентные, а третья, коническая, расположена при вершине зуба и образует
задний угол в=6–7. Подача осуществляется путем относительного вращения долбяка и заготовки вокруг их осей. Кроме основных движений, долбяк
получает радиальную подачу при врезании в заготовку и отводится от заготовки при каждом обратном (холостом) ходе для устранения трения задних
поверхностей об обработанную поверхность.
Габаритные размеры долбяка определяются диаметром делительной
окружности в исходном сечении dо, числом зубьев zо и высотой долбяка H.
Долбяки целесообразно применять с меньшим делительным диаметром, так
как чем меньше этот диаметр, тем меньше вылет режущих кромок относительно штосселя станка и более надежно закреплен инструмент. Но с уменьшением диаметра делительной окружности увеличиваются искажения профиля зуба (эвольвенты) нарезаемого колеса.
7
Согласно ГОСТ 9323–79 принят ряд номинальных диаметров долбяка:
25, 38, 50, 80, 100, 125, 160 и 200мм. Размеры долбяка оказывают влияние на
конструкцию его крепежной части, которую у мелкомодульных долбяков
выполняют в виде хвостовика, а у крупномодульных – в виде посадочного
отверствия в диске, чашке или втулке, на периферии которых выполнены режущие зубья. Эти зубья изготавливают за одно целое с корпусом долбяка,
либо образуют с ним сборную конструкцию (для m=10…40мм), в которых их
закрепляют.
Для эвольвентных колес зуборезные долбяки (ГОСТ 9323–79) выпускаются трех классов точности и следующих типов (рисунок 2.1).
1) Дисковые прямозубые классов точности АА, А и В для нарезания
колес, главным образом, с наружными зубьями, с номинальными делительными диаметрами d0 =75, 100, 125, 160, 200мм и m=112 мм (рисунок 2.1, а).
2) Чашечные прямозубые классов точности АА, А и В с d0=50, 75, 100
и 125 мм и m=19 мм, предназначенные для нарезания колес с закрытыми
венцами и колес с внутренними зубьями средних модулей (рисунок 2.1, б).
3) Хвостовые прямозубые классов точности B с d0=25 и 38 мм,
m=14мм и косозубые классов точности В с d0 =38 мм, углами наклона зубьев 15 и 23 и m=14 мм, применяемые для колес внутреннего зацепления
(рисунок 2.1, в).
4) Дисковые косозубые классов точности A и В с номинальным диаметром до 200 мм (для косозубых колес) (рисунок 2.1, г) и до 360 мм (для
шевронных колес) с углами наклона зубьев =15 и 23 (рисунок 2.1, д).
Рисунок 2.1 – Типы зуборезных долбяков
Конструктивные параметры мелкомодульных долбяков (m=0,10,9 мм)
определяются по ГОСТ 10059 –80Е. Они выпускаются трех классов точности
и двух типов:
1) дисковые прямозубые с d0=40 и 63 мм классов точности АА, А и B;
2) хвостовые прямозубые с d0=12,16 и 25 мм классов точности A и В.
Долбяки класса точности АА предназначены для колес 6-й степени
точности, класса точности A – 7-й и класса точности B – 8-й степени точности.
Для получения задних углов на боковых режущих кромках долбяк выполняется как производящее зубчатое колесо с непрерывно изменяющейся
высотной коррекцией зубьев по их длине. Поэтому диаметральные размеры
8
венца долбяка и размеры зубьев меняются по длине зуба. В плоскости переднего торца обычно коэффициент смещения x00 и уменьшается к заднему
торцу долбяка. Сечение, в котором x0=0, называется исходным, а расстояние
A от него до плоскости переднего торца называется смещением исходного
сечения
А  х0 m ctg αb ,
где  b – задний угол на вершине зуба долбяка.
Размер +A  + -А определяет число возможных переточек долбяка.
В целях повышения срока его службы целесообразно назначать составляющие этого размера возможно большими с учетом следующих ограничений:
при большем +Аувеличивается опасность заостренных зубьев долбяка и
неполной обработки рабочего профиля зубьев колеса вследствие возрастания
у их основания переходных кривых; при большем значении-Авозникает
опасность подрезания профиля зубьев колеса у их головок и ножек.
При проектировании долбяков их конструктивные размеры (число
зубьев, номинальный делительный диаметр, углы резания) являются обычно
исходными (задаваемыми данными). Поэтому при использовании различных
методик расчет долбяков в основном заключается в определении значений
исходных расстояний A, оптимальных для принимаемых условий обработки.
Исходными данными для проектного и контрольного расчета долбяков
являются параметры зубодолбежного станка и пары сопряженных колес.
Исходные данные для расчета:
z1 – число зубьев нарезаемого колеса;
m – модуль;
 – угол профиля исходного контура нарезаемого колеса;
f – коэффициент высоты зуба;
х1 – коэффициент смещения контура нарезаемого колеса;
 – угол наклона зуба;
z2 – число зубьев сопряженного колеса;
х2 – коэффициент смещения контура сопряженного колеса;
степень точности зубчатой передачи.
2.1 Определение геометрических параметров обрабатываемого
колеса
2.1.1 Торцовый модуль:
mt 
m
.
cos 
2.1.2 Делительные диаметры:
d1  mt  z1 ,
d 2  mt  z 2 .
2.1.3 Профильный угол в торцовом сечении:
9
tg t 
tg
;
cos 
для прямозубых колес =0, mt=m, t=.
2.1.4 Диаметры основных окружностей:
d b1  d1  cos  t ;
d b 2  d 2  cos  t .
2.1.5 Угол зацепления в передаче:
а) При незаданном межосевом расстоянии:
2( x1  x2 )
inv t1,2  inv t 
 tg ;
z1  z 2
2( x1  x2 )
inv 1,2  inv 
 tg
z1  z 2
для прямозубых колес t1,2=1,2.
б) При известном межосевом расстоянии
( d  d )  cos  t 
 t1,2  arccos  1 2
.
2 A1,2


2.1.6 Межосевое расстояние
cos  t
m( z1  z 2 )
A1,2 

.
2
cos  t1,2  cos 
2.1.7 Диаметры вершин зубьев колес
d a1  d1  2ha1 ;
d a 2  d 2  2ha 2 ,
где ha1=ha2=f m – высота головки зуба.
2.1.8 Диаметры впадин зубьев шестерни и колеса
d f 1  d1  2h f 1 ;
d f 2  d 2  2h f 2 ,
где hf1=hf2==(f+0,25)m – высота ножки зуба.
2.1.9 Для корригированных колес
ha1  ( x1  f  0 ,25  y )  m;
ha 2  ( x2  f  0 ,25  y )  m ,
где y – коэффициент уравнительного смещения
cos  t
0,5( z1  z 2 )  (
1)
cos  t1,2
y  x1  x2 
.
cos 
2.1.10 Толщина зуба колес
S n1  0,5  m  2 x1  tg  S ,
S n 2  0,5  m  2 x2  tg  S ,
где S – утолщение зуба рейки (см. таблицу 1.1)
10
2.1.11 Наибольший радиус кривизны профиля зуба нарезаемого колеса
1 max 
d a21  db21
.
2
2.1.12 Радиус кривизны в точке начала активной части профиля зуба
нарезаемого колеса
1  A1,2  sin  t 1,2 
d a22  db22
2
.
2.2 Расчет долбяков
2.2.1 Число зубьев долбяка:
а) для прямозубого и косозубого без учета имеющегося копира:
d
z0  0 ,
mt
где d 0 – номинальный делительный диаметр долбяка (таблица 2.1).
Таблица 2.1 - Рекомендуемые величины номинального делительного диаметра
В миллиметрах
Тип долбяка
Прямозубый
дисковый и чашечный
Чашечный прямозубый
Косозубый дисковый
Нормальный
модуль m
Номинальный
диаметр do'
нового В,
1,00 - 1,50
1,75 - 2,50
2,75 - 5,00
1,00 - 1,75
2,00 - 5,00
5,50 - 8,00
2,00 - 3,50
3,75 - 4,00
5,00 - 10,00
6,00 - 7,00
8,00 - 10,00
8,00 - 12,00
1,00 - 1,50
1,75 - 2,75
3,00 - 3,50
1,00 - 1,50
1,75 - 4,00
4,50 - 7,00
80
80
80
100
100
100
125
125
125
160
160
200
50
50
50
100
100
100
12
15
17
17
20
22
22
24
28
30
32
40
12
15
17
17
20
22
Высота долбяка
изношен- рабочей
ного Визн части Во
4
8
5
10
7
11
6-9
8 - 11
7-9
11 - 13
8-7
14 - 15
7
15
8
16
9
17
9,5
20,5
12
20
13,5
26,5
4
8
5
10
6
11
8
9
8
12
8
14
После расчета округлить значение z 0 до целого числа z 0 и пересчитать
значение номинального диаметра:
d0  z0  mt ;
б)для косозубого с учетом имеющегося винтового копира:
11
z0 
Pz  sin 
;
 m
где Pz – шаг винтового копира.
Pz = 1198,0004 мм;
Pz = 751,9566 мм.
После расчета число z 0 округлить до целого числа z 0 . При этом необходимо учитывать, что долбяки с меньшим числом зубьев имеют меньшую
стоимость. Число z 0 должно соответствовать числу зубьев делительного диска:17,18,20,21,22,23,24,25,27,28,29,30,31,32,34,36,37,38,40,41,42,43,44,45,46,
47,48,51,52,53,54,56,58,60,61,62,63,64,66,67,68,70,72,73,74,75,76,78,80,82,83,
88,90,100,102,103,115.
Более правильно принимать четное число зубьев долбяка, т. к. долбяк
с четным числом зубьев при изготовлении легче контролировать.
Затем пересчитать значение угла  по формуле
  m  z0
.
sin  
Pz
Допускается изменение угла в пределах  3 по сравнению с заданным
значением.
Затем пересчитать значение номинального диаметра по формуле
d0 
m  z0
.
cos 
Далее применительно к новому значению  следует пересчитать параметры зубчатых колес.
2.2.2 Диаметр основной окружности долбяка:
d b  d 0  cos  t .
2.2.3 Боковой задний угол в плоскости, параллельной оси долбяка:
tg n
tg бок 
,
cos 
где  n  2 30  3.
0
2.3 Размеры долбяка в исходном сечении
2.3.1 Диаметр окружности вершин зубьев долбяка в исходном сечении:
d a 0  d 1  d 0  d f1 .
2.3.2 Толщина зуба на делительной окружности:
S 0     m  S n1 .
2.3.3 Угол давления на головке зуба:
cos  at ' 
d b0
d a 0
.
2.3.4 Толщина зуба на вершине в исходном сечении:
12


S0
S a0  d a 0  
 inv t  inv a t  .
 d  cos 

 0

2.3.5 Станочный угол зацепления переточенного, гарантирующий отсутствие среза профиля зуба долбяка:
2(  1 max   0 )
tg c 
,
d b1  d b0
где 0– минимальный радиус кривизны профиля зуба долбяка, принимаемый
в зависимости от d0 (таблица 2.2).
Таблица 2.2
d0, мм 50
0, мм 2
75
3
100
5
2.3.6 Станочный угол зацепления переточенного долбяка, вызывающий
подрез ножки зуба колеса, при d f  d b
2d f  ( d b  d b ' )

cos c 
.
(d b  d b ' ) 2  d 2f  d b 2
1
1
1
1
1
0
0
1
0
2.3.7 Максимально допустимое отрицательное исходное расстояние
предельно сточенного долбяка:
(inv c  inv t )  (d1  d 0 )
,
ac 
C
где C  tg (   бок )  tg (   бок ) – для косозубых долбяков.
С  2tg бок – для прямозубых.
2.3.8 Станочный угол зацепления нового долбяка, обеспечивающий
полную обработку рабочей части профиля зуба колеса:
2(d b  d 0 )  (d f  2 1  sin  t )
cos н 
.
(d b  d 0 ) 2  d 2f  d b 2  4 12
1
1
1
1
0
2.3.9 Положительное исходное расстояние, обеспечивающее полную
обработку рабочей части профиля зуба колеса:
( inv н  inv t )  ( d1  d 0 )
.
aн 
C
2.3.10 Расчетный задний угол по вершине зуба:
(d b  d b ' )  (cos c  cos н )
.
tg b 
2(aн  aс )  cos c  cos н
1
0
2.3.11 Наименьшая допустимая толщина зуба при вершине у нового
долбяка:
а) при 50  d 0  180 мм
Sa
0
min

0,2594  m  0,0375
;
cos
б) при d0>180 мм
13
0,81  m  0,72
.
cos
2.3.12 Исходное расстояние, регламентируемое заострением зуба долSa
бяка:
aн 
0
min

( S ао  S ao min )  d a 0
  S ao )  tg b 
2( d a 0  tg at
d a 20  C
;
d0
где Saо – толщина зуба долбяка по вершине.
2.3.13 Максимально допустимая величина стачивания долбяка:
H  a н  ac ,
где ан – наименьшая величина из а н и а н .
2.3.14 Положительное расстояние исходного сечения А от передней
поверхности:
А  ан
H  В0
А  0 ,5 В0 при aн  0 ,5 В0 ,
A  В0  ac
ac  0 ,5 В0
где Во – длина рабочей части зубьев.
2.3.15 Станочный угол зацепления нового долбяка:
AC
.
inv н  inv t 
d1  d 0
2.3.16 Диаметр вершин зубьев нового долбяка:
d  d b 0
d a 0  b1
 d f 1.
cos  н
2.3.17 Станочный угол зацепления предельно сточенного долбяка:
B р'  C
,
inv c  inv н 
d1  d 0
где B p – принятая величина стачивания
Bp  В0 , еслиH  В0
Bp  H , еслиH  В0
2.3.18 Фактический задний угол при вершине:
(d  d b 0 ' )  (cos  c  cos  н )
tg ab  b1
,
2  B p'  cos  c  cos  н
2.3.19 Высота долбяка:
B  H  Визн , если H  В0
B  Bp  Визн , если H  В0
14
2.4 Размеры долбяка в плоскости переднего торца
2.4.1 Толщина зуба на делительной окружности по нормали в плоскости переднего торца:
S n  S 0  A  C  cos .
2.4.2 Высота головки зуба по передней поверхности:
da  d0
ha 
,
2  cos
где  – передний угол долбяка.
Передний угол долбяка в соответствии с ГОСТ 9323-79 рекомендуется принимать   5  – для чистовых долбяков, =10о – для черновых долбяков.
2.4.3 Полная высота зуба долбяка по передней поверхности:
h0  h1  0,3  m ;
где h1=ha1+hf1 – высота зуба колеса, мм.
2.4.4 Толщина зуба на наружной окружности долбяка по нормали:
d  tg 
 S n



  inv t  inv at   cos arctg a
 ,
S an  d a  
d

cos

d
0



 0

0
0
0
0
0
0
0
0
 d  cos t 
.
где  at  arccos 0


da


2.4.5 Скорректированный из-за наличия переднего и заднего углов
торцовый профильный угол долбяка:
а) для прямозубого долбяка
tg 0  tg t  tg  tg бок ;
б) для острой стороны зуба косозубого долбяка
(tg t  tg  tg бок )  cos бок
;
tg 0 ост 
cos(   бок )
в) для тупой стороны зуба
(tg t  tg  tg бок )  cos бок
.
tg 0 туп 
cos(   бок )
0
0
2.4.6 Диаметры основных окружностей долбяка при шлифовании профиля:
а) для прямозубого долбяка
d b  d 0  cos 0 ;
б) для острой стороны зуба косозубого долбяка
d b ост  d 0  cos 0ост ;
0
0
в) для тупой стороны зуба косозубого долбяка
d b туп  d 0  cos 0 туп .
0
15
2.5 Контрольный расчет долбяков
Возможность использования стандартного долбяка для нарезания корригированного зубчатого колеса должна проверяться расчетом, целью которого является определение правильности профилирования эвольвентной части зуба, т.к. переходная кривая при нарезании долбяком может распространиться и на активную часть зуба; исключая возможность нарезания зубьев
колеса необходимой высоты.
Проверочный расчет прямозубого долбяка выполняется в следующей последовательности.
2.5.1 Станочный угол зацепления долбяка и нарезаемого колеса:
S  S n 0    m0
,
inv н  inv t  n1
m0  ( z1  z 0 )
где знак “+” относится к нарезанию колес внешнего зацепления, знак ”-” –
внутреннего.
2.5.2 Диаметр окружности впадин зубьев колеса после нарезании долбяком:
d f  2a1, 0  d a ,
где d f 1  d f 1 при наружном зацеплении;
d f 1  d f 1 – при внутреннем зацеплении.
1, 0
1
0
Знак "-" – для колес внешнего зацепления, знак "+" – для колес внутреннего зацепления.
Межосевое расстояние между долбяком и колесом:
m  ( z  z 0 )  cos t
a1, 0  0 1
;
2 cos н1, 0
где знак “+” относится к нарезанию колес внешнего зацепления, знак ”-” –
внутреннего.
2.5.3 Угол зацепления нарезаемого и сопряженного с ним колеса в зубчатой передаче:
m( z1  z 2 )  cos t
cos t 
,
2 А1, 2
где А1,2 –межосевое расстояние в зубчатой передаче.
Знак “+” относится к нарезанию колес внешнего зацепления, знак ”-” –
внутреннего.
2.5.4 Диаметр теоретической основной окружности долбяка:
d b  d 0  cos 0 .
2.5.5 Радиус кривизны профиля зубьев колеса после нарезания в точке
начала обработки долбяком:
1,0  a1,0  sin  н1,0  0,5 d a2  d b2 ,
1, 2
0
0
0
где 1,0  1 – при внешнем зацеплении.
1, 0  1 – при внутреннем зацеплении.
16
Знак "-" – для колес внешнего зацепления, знак "+" – для колес внутреннего зацепления.
Проверочный расчет косозубого долбяка.
Угол наклона и направление зуба долбяка выбираются из условия 0=. Для
колеса внешнего зацепления направление зубьев долбяка и нарезаемого колеса должны быть противоположным, а для колес внутреннего зацепления –
одинаковым.
2.5.6 Требуемый шаг копира для имеющегося долбяка:
  m  z0
.
Pz 
sin 0
2.5.7 Фактический угол наклона зуба колеса после нарезания долбяком
при использовании имеющегося копира:
  m  z0
,
sin 1ф 
Pz
где Pz =1198,0004 или 751,9566 мм.
Разность в углах  0 и 1ф не должна превышать допустимого отклонения
направления зуба. Допускается изменение угла  в пределах  3 по сравнению заданным.
2.5.8 Станочный угол зацепления долбяка и нарезаемого колеса в торцевом сечении:
S1  S 0    m
inv t  inv t 
.
m  ( z1  z 0 )
1, 0
Знак “+” относится к нарезанию колес внешнего зацепления, знак ”-” –
внутреннего.
2.5.9 Межосевое расстояние долбяка и нарезаемого колеса:
(d  d 0 )  cos t
.
a1, 0  1
2 cos t
Знак “+” относится к нарезанию колес внешнего зацепления, знак ”-” –
внутреннего.
2.5.10 Диаметр окружности впадин зубьев колеса после нарезания долбяком:
d f  2a1, 0  d a ;
d f 1  d f 1 при наружном зацеплении.
1, 0
1
0
Знак ”-” – для колес внешнего зацепления, знак "+" – для колес внутреннего зацепления.
2.5.11 Угол зацепления нарезаемого и сопрягаемого с ним колеса:
m( z1  z 2 )  cos t
cos t 
.
2 А1, 2
Знак “+” относится к нарезанию колес внешнего зацепления, знак ”-” –
внутреннего.
1, 2
17
2.5.12 Радиус кривизны профиля зубьев колеса после нарезания в точке
начала обработки долбяком:
1, 0  a1, 0  sin  t1, 0  0,5 d a2  d b2 ,
0
0
где 1,0  1 – при внешнем зацеплении.
Знак ”-” – для колес внешнего зацепления, знак "+" – для колес внутреннего зацепления.
2.6 Определение класса точности долбяка
Класс точности долбяка зависит от степени точности обрабатываемого колеса (таблица 2.3).
Таблица 2.3
Класс точности
долбяка
Степень точности
колеса
АА
А
В
6
7
8
2.7 Выбор допусков и предельных отклонений долбяка
Выбор допусков и предельных отклонений долбяка, а также шероховатостей основных поверхностей осуществляют по ГОСТ 10059-80Е, ГОСТ
9323-79. Согласно им принимаются общие конструктивные размеры долбяков – толщина, диаметр посадочного отверстия и другие. Шероховатость поверхностей долбяков не должна превышать: передних и задних – Rz=1,6 мкм
для классов точности AA, A и Rz=2,5 мкм для класса точности B; базовой
опорной поверхности – Ra=0,16 мкм; внутренней опорной поверхности –
Ra=0,63 мкм; посадочного отверстия – Ra=0,16 мкм для класса точности АА
и Ra=0,25 для классов точности A и B; остальные поверхности – Ra= 2,5 мкм.
Допуски и предельные отклонения параметров долбяков приведены в
таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Предельные отклонения параметров долбяков
Параметр и его обозначение
do, мм
Класс
точности
1
2
3
Отклонение от параллельности опорных поверхностей,
fx
50
А
В
АА
А
В
АА
А
В
Св. 50
до 125
Св. 125
до 200
Допуски, мкм, при mn, мм
От 1 до св. 3,5 св. 6 до св. 10
3.5
до 6
10
4
5
6
7
5
8
3
5
8
-
6
10
4
6
10
-
-
-
4
6
10
5
8
12
-
6
8
12
18
Окончание таблицы 2.4
1
Торцовое биение передней
поверхности, ft
2
50
Св. 50
до 125
Св. 125
до 200
Биение окружности вершин
зубьев, frrao
50
Св. 50
до 125
Св. 125
до 200
Погрешность профиля, ffo
-
Разность соседних окружных шагов, fuo
-
Накопленная погрешность
окружного шага, Fpo
-
Радиальное биение зубчатого венца, fro50
50
Св. 50
до 125
Св. 125
до 200
3
А
В
АА
А
В
АА
А
В
А
В
АА
А
В
АА
А
В
АА
А
В
АА
А
В
АА
А
В
А
В
АА
А
В
АА
А
В
4
14
20
12
16
25
-
12
20
10
16
25
-
5
14
20
12
16
25
20
28
40
16
25
12
20
32
-
3-4
4-5
8-10
3-4
5-6
8-10
9-11
14-18
20-24
14-16
20-24
12-14
16-18
24-26
-
4
7
12
4
6
10
11
18
30
16
26
14
20
32
-
6
-
7
-
12
16
25
20
28
40
-
-
12
20
32
16
25
40
6
7
12
4
6
10
11
18
30
14
20
32
18
24
36
20
28
40
-
20
32
50
6
10
16-20
5
8
12
14
22
36
-
20
40
2.8 Выбор материала долбяка
Долбяки изготовляют из быстрорежущей стали Р6М5, Р6М5К5, Р9К5,
Р9К10 по ГОСТ 19265-73, а специальные их конструкции в целях повышения
производительности и стойкости – из твердых сплавов. Твердость режущей
части из быстрорежущей стали HRCэ 63-66, из быстрорежущей стали повышенной производительности HRCэ 64-68.
2.9 Выполнение рабочего чертежа долбяка
Чертеж выполняется в масштабе 1:1. Виды, разрезы и сечения могут
быть выполнены в большем масштабе. В правом верхнем углу указывается
шероховатость Ra 2.5 мкм всех остальных поверхностей долбяка, кроме тех,
для которых должна быть поставлена шероховатость на чертеже.
19
На рабочем чертеже при помощи условных обозначений должны быть
указаны:
- отклонение от перпендикулярности внешней опорной поверхности посадочного отверстия;
- отклонение от параллельности опорных поверхностей;
- торцевое биение передней поверхности;
- биение окружности вершин зубьев;
- радиальное биение зубчатого венца.
В технических требованиях должно быть указано:
1 HRC 62…65.
2 На всех поверхностях долбяков не должно быть трещин, забоин, выкрошенных мест, заусенцев и следов коррозии.
3 Погрешность профиля зуба не более …
4 Разность соседних окружных шагов не более …
5 Накопленная погрешность окружного шага не более …
6 Конусность и овальность посадочного отверстия не более …
7 Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий H14,валов h14,
остальных

IT 16
.
2
8 Маркировать m=
,z0=
марка материала долбяка
,=
, класс точности долбяка, = , Pz= ,
3 Шеверы
Шеверы применяются для чистовой обработки цилиндрических колес
m=0,28,0 мм с прямыми и винтовыми зубьями наружного и внутреннего зацепления. Шевингование повышает точность колес, как правило, примерно
на одну степень, при этом исправляются профиль зубьев, шаг, направление
зубьев, биение зубчатого венца, а шероховатость поверхности зубьев снижается с Ra=3,02,5 мкм до Ra=0,630,32 мкм. Хуже исправляется накопленная
погрешность шага.
Шеверы бывают дисковые и реечные – для обработки цилиндрических
зубчатых колес и червячные – для обработки червячных колес. Наибольшее
применение имеют дисковые шеверы (рисунок 3.1).
Станочная пара шевер – колесо, элементы которой вращаются вокруг
скрещивающихся под углом  осей, воспроизводит зацепление либо винтовой передачи с точечным контактом (для обычного шевера), либо пространственной передачи с линейчатым контактом (для облегающего шевера). Из-за
скрещивания осей шевера и колеса при зацеплении возникает относительное
скольжение профилей их зубьев – главное движение резания, при котором
режущие кромки шевера снимают с заготовки тонкие волосообразные стружки.
При шевинговании осуществляются также продольное перемещение
(подача Sпр) колеса в направлении его оси и периодическая радиальная подача (Sрад) – сближение осей шевера и колеса в конце продольного прохода.
20
Дисковые шеверы представляют собой цилиндрическое зубчатое колесо с высотной коррекцией зубьев, величина которой изменяется при эксплуатации шевера в связи с его переточками.
Рисунок 3.1 – Шевер дисковый
Шеверы общего назначения – для эвольвентных некорригированных
колес (ГОСТ 8570 - 80Е), – применяемые обычно в мелкосерийном и единичном производстве, выпускаются с номинальным делительным диаметром: 85
мм для m=1,01,5 мм с углом наклона зубьев =10о; 180 мм для m=1,256,00
мм; 240 мм для m=2,08,0 мм с углом –5о и 15о . Для колес с m=0,20,9 мм
дисковые шеверы (ГОСТ 10222 – 81) делаются с номинальным делительным
диаметром 85 мм и углом =10о.
В массовом производстве используют шеверы, специально спроектированные для колес определенных заданных размеров.
Расчет шевера заключается в определении его размеров и проверке
правильности зацепления обработанных им колес.
Исходными данными для расчета являются параметры пары сопряженных колес и размеры зубьев в нормальном сечении к их направлению:
z1– число зубьев нарезаемого колеса;
m– модуль;
– угол профиля исходного контура нарезаемого колеса;
f– коэффициент высоты зуба;
– угол наклона зуба;
z2– число зубьев сопряженного колеса;
х1– коэффициент смещения контура нарезаемого колеса;
21
х2– коэффициент смещения контура сопряженного колеса;
степень точности зубчатой передачи.
3.1 Определение технологических параметров колес
3.1.1 Торцовый модуль:
mt 
m
.
cos
3.1.2 Делительные диаметры:
d1  mt  z1 ;
d 2  mt  z 2 .
3.1.3 Профильный угол в торцовом сечении:
tg
.
tg t 
cos
3.1.4 Угол наклона винтовой линии на основном цилиндре колеса :
cos  cos  sin  .
3.1.5 Диаметры основных цилиндров колеса и сопряженной с ним шестерни db1, db2:
d b1  d1  cos  t ,
d b 2  d 2  cos  t .
3.1.6 Межосевое расстояние:
d  d2
.
A1, 2  1
2
3.1.7 Угол зацепления в передаче t1,2:
d  db2
cos t1, 2  b1
.
2  A1, 2
3.1.8 Диаметры вершин зубьев колес:
d a1  d1  2ha1 ;
d a 2  d 2  2ha 2 ,
где ha1=ha2=f m – высота головки зуба.
3.1.9 Диаметры впадин зубьев шестерни и колеса:
d f 1  d1  2h f 1 ;
d f 2  d 2  2h f 2 .
где hf1=hf2==(f+0,25)m– высота ножки зуба.
Для корригированных колес:
ha1  ( x1  f1  0,25  y )  m;
ha 2  ( x2  f  0,25  y )  m,
где y – коэффициент уравнительного смещения;
22
0,5( z1  z 2 )  (
y  x1  x 2 
cos t
 1)
cos t1, 2
cos
.
3.1.10 Толщина зуба колес:
S n1  0,5  m  2 x1  tg ;
S n 2  0,5  m  2 x2  tg .
3.1.11 Длина активной линии зацепления сопряженных колес l1:
l1  0,5 Da21  d b21  Da22  d b22  A1, 2 sin  t1, 2 .
3.1.12 Наименьший радиус кривизны профиля зубьев нарезаемого колеса 1:
1  0,5 Da21  d b21  l1 .
3.1.13 Необходимое перекрытие обработкой активной линии l:
0,15  mt
,
l 
sin  t
где коэффициент 0,15 – рекомендуемый.
3.1.14 Коэффициент перекрытия при зацеплении с шевером :
l1

.
sin     m  cos
Необходимо, чтобы 1,1, иначе шевингование невозможно.


3.2 Формулы для расчета дискового шевера
3.2.1 Угол скрещивания осей шевера и колеса :
  10  15 .
При обработке блочных колес из – за ограничения продольного хода
шевера принимается меньшее значение   5  10 . С увеличением угла 
улучшаются условия резания, увеличивается скорость резания (скольжение),
уменьшается нормальная составляющая силы резания, но также уменьшается
пятно контакта зубьев шевера и колеса, ухудшается исправляемость колес по
направлению зубьев и увеличивается машинное время обработки.
3.2.2 Угол наклона зубьев на делительном цилиндре βдо:
 до     .
Направление зубьев шевера обычно принимается противоположным
направлению зубьев колеса.
3.2.3 Число зубьев шевера Zи:
( D  3m ) cos  до
,
Z и  max
m
где Dmax – наибольший наружный диаметр шевера. Принимается в зависимости от модели станка (таблица 3.1) или по ГОСТ 8570 – 80Е.
Затем окончательно принимаем число зубьев Zи. Оно не должно быть
кратным и не должно иметь общих множителей с числом зубьев колеса z1, и
23
должно быть по возможности простым числом: 29, 31, 37, 41, 47, 53, 61, 67,
71, 73, 83. Для мелкомодульных шеверов возможно число Zи, образованное
двумя или тремя множителями.
Таблица 3.1 – Техническая характеристика зубошевинговальных станков
Модели станков
Параметр
Максимальный
модуль, мм
Диаметр обрабатываемого колеса, мм
Межосевое расстояние пары шевер –
колесо, мм
Максимальный
диаметр
шевера,
мм
Наибольшая длина
обрабатываемого
зуба, мм
Диаметр посадочного
отверстия
шевера, мм
5712, 5701
571Б
5А714,
5М714
5702,
5702А,
5702Б
5703
1,5
6
6
6
8
10 – 125
40 –232
35 – 320
35 – 320
90 – 500
36 – 105
104 – 200
102 – 305
36 – 240
90 – 398
120
190
290
300
300
40
-
-
100
150
31,743
63,5
63,5
63,5
63,5
3.2.4 Диаметр делительного цилиндра dдо:
m  zи
.
d до 
cos  до
3.2.5 Торцовый профильный угол αtо:
tg
.
tg tо 
cos  до
3.2.6 Диаметр основного цилиндра dbо:
d bо  d до  cos  tо .
3.2.7 Толщина зубьев Sдо в нормальном сечении на делительном цилиндре для шеверов типа 1 со сквозными стружечными канавками (рисунок
3.2, д) при m=0,31,75 мм равна
S до  m  S n1 .
Для шеверов типа 2 с прорезанными несквозными стружечными канавками
при m>1,75 мм
S до  m  S n1   ,
где Sn1 – нормальная толщина зуба на делительном диаметре колеса Z1;
 – припуск на переточку на обе стороны зуба, знак «+» – для нового
шевера, знак «-» – для изношенного шевера.
24
Припуск  на переточку шевера влияет на размеры его зубьев, срок
службы шевера, ширину впадины между зубьями по окружности впадин.
При выборе его следует руководствоваться тем, чтобы толщина зубьев нового шевера на окружности выступов была достаточной для обеспечения их
прочности, а минимальный диаметр окружности впадин переточенного
шевера был больше диаметра его основной окружности не менее чем на 2
мм. На предварительном этапе расположение припуска на переточку шевера
принимается симметричным относительно номинального профиля зуба (рисунок 3.3), а величина его в нормальном сечении назначается в зависимости
от модуля (таблица 3.2).
Рисунок 3.2 – Форма канавок на зубьях шевера
3.2.8 Угол подъема винтовой линии на основном цилиндре σо:
cos о  cos  sin  до .
3.2.9 Принимаемый угол зацепления нового шевера на начальном цилиндре α1и:
 1и     ;

20  ....15  ;

1 .....1 30.
3.2.10 Угол наклона зубьев на начальном цилиндре шевера βи:
25
cos о
;
cos 1и
3.2.11 Угол наклона зубьев на начальном цилиндре β:
cos
,
sin  
cos 1и
где σ – угол подъема винтовой линии на основном цилиндре.
3.2.12 Торцовый угол давления профиля на начальном цилиндре шевера αsи:
tg 1и
;
tg su 
cos  и
То же колеса αs:
tg 1и
;
tg s 
cos 
sin  и 
Таблица 3.2
m, мм
, мм
2,00 – 2,75
0,25
3,00
0,30
3,25 – 6,00
0,40
6,50 – 8,00
0,45
Рисунок 3.3 – Размеры зубьев шевера с учетом припуска на переточку
3.2.13 Диаметр начального цилиндра шевера dо:
d bо
;
dо 
cos sи
То же колеса d:
d b1
;
d 
cos s
3.2.14 Длина линии зацепления шевера и колеса L:
26
L
d о2  d bо2
d 2  d b21
;

2 sin  о
2 sin 
3.2.15 Наибольший радиус кривизны профиля зуба шевера с учетом
перекрытия обработкой активной части профиля колеса о:
  l 

о   L  1
  sin  о ,
sin  

где 1 – наименьший радиус кривизны профиля зубьев колеса и l – перекрытие обработкой.
3.2.16 Диаметр окружности выступов шевера dаo:
d ao  (2 о ) 2  d bо2 ;
3.2.17 Проверка величины радиального зазора в сопряженных зубьях
шевера и колеса r:
2r  d  d o  d ao  d f 1 ,
где df1 – диаметр окружности впадин колеса. Должно быть 2r  0,2m . В противном случае уменьшить  и снова пересчитать. При невыполнении этого
условия шевер следует прошлифовать по наружному цилиндру.
3.2.18 Шаг зубьев по нормали на начальных цилиндрах шевера и колеса t:
  d o  cos  o
 d
;
t
 cos  
z1
zи
3.2.19 Толщина зуба колеса по нормали на начальном цилиндре S:


S n1
S  d  
 inv t  inv S   cos  ,
 d1  cos

где Sn1 – толщина зуба на делительном диаметре d1 колеса;
 – угол наклона зуба колеса на делительном цилиндре.
3.2.20 Толщина зуба шевера по нормали на начальном цилиндре So:
So  t  S ;
3.2.21 Проверка величины перекрытия обработкой активной части
профиля зуба:
0.5( d ao2  d bo2 )
l0  1  ( L 
) sin   0 .
sin  о
При несоблюдении этого условия необходимо уменьшить толщину
зуба шевера на величину
S  (l 0 sin  t    m)tg ,
где =(0,090,12)m; l0 – абсолютная величина полученного отрицательного
перекрытия.
3.2.22 Высота головки зуба шевера hao:
d  do
.
hao  ao
2
3.2.23 Проверка толщины головки зубьев шевера:
27
- торцовый угол давления на головке аo :
d
cos ao  bo ;
d ao
угол наклона зуба на окружности головок (только для косозубого
шевера) ao:
d  tg дo
;
tg ао  aо
d до
толщина головки зуба по нормали Saо:


Sо
S ao  d aо 
 inv sи  inv aо   cos  aо .
 d о  cos  и

У шеверов для обработки колес модулем 2,5 мм и выше толщина Sао
должна быть не менее 1,82 мм, иначе необходимо уменьшать .
Для обеспечения прочности зуба должно выполняться следующее условие (рисунок 3.2, е)
2l
р'  S ao 
 0,1 мм,
cos ao
где l – глубина стружечных канавок шевера. При несоблюдении этого условия следует изменить расположение припуска относительно номинального
профиля зуба, размер припуска или уменьшить глубину канавки l.
Стружечные канавки, образующие режущие кромки на боковых поверхностях зубьев шеверов при m=28 мм выполняются следующих форм
(рисунок 3.2): с боковыми сторонами, параллельными торцу шевера (рисунок
3.2, б); со сторонами, нормальными к направлению зуба (рисунок 3.2, в); трапецеидальной формы, одна сторона которых параллельна торцу шевера, а
другая – нормальна к направлению зуба (рисунок 3.2, г). При первой форме
канавок передний угол на одной стороне положителен, на другой – отрицателен. При второй форме передние углы шевера на обеих сторонах канавок
имеют нулевое значение.
Рекомендуемые размеры канавок:
шаг канавок t=1,8 мм (рисунок 3.2, б) или t=2,22,4 мм (рисунок
3.2, в);
глубина канавок l=0,61,0 мм;
ширина канавок s  0,5t мм.
У шеверов при m<2 мм канавки делаются сквозными, перерезающими
зубья, прямоуголной или трапецеидальной формы с углом =8о, (рисунок 3.2,
д). Размеры их приведены в таблице 3.3.
3.2.24 Высота ножки зуба изношенного шевера hf0:
h fo  ha1  0,25m (для типа 1),

ctg   (для типа 2),
2
где hа1 – высота головки зуба колеса;
h fo  ha1 
28
 – запас на величину возможного увода сверла при сверлении отверстий
dсв в основании впадин зубьев шевера (рисунок 3.3). Принимается по таблице 3.4.
Таблица 3.3 – Размеры канавок шеверов при m<2 мм
m
От 0,20 до 0,28
Св. 0,28 до 0,5
" 0,5 " 0,7
0,8
0,9
1,0
1,255; 1,250
1,375; 1,500
1,75
t
l
1,4
1,0
1,5
2,0
2,5
1,7
2,1
2,7
3,0
b
0,7
0,7
0,6
3,0
4,5
5,0
5,6
0,8
0,9
В миллиметрах
Число канавок
6
5
6
5
6
Таблица 3.4
m, мм
, мм
2,0 – 2,5
0,35
2,50 – 2,75
0,50
В миллиметрах
3,0 – 3,5
3,75 – 8,00
0,75
1,00
3.2.25 Диаметр окружности ножек шевера dfо:
d fo  d до  2h fo .
Для качественной обработки боковой поверхности зубьев колеса
должно выполняться условие
d fo  d bо  2 .
В противном случае выполняется дополнительное высотное корригирование зубьев шевера на величину
у  d bo  d fо .
После этого производится перерасчет размеров шевера.
S до,кор  S до  2 у  tg ,
h fo,кор  h fo  y,
d fo,кор  d fo  2 y.
Торцовая толщина зуба нового шевера по делительному цилиндру:
S to  ( S дo  2 у  tg ) cos  до .
При отсутствии высотного корригирования зубьев шевера у=0.
3.2.26 Торцовый угол давления на ножкe зуба fo:
cos fo 
d bо
.
d fо
3.2.27 Торцовая толщина ножки зуба Sfot:
29


Sо
S fot  d fо 
 inv sи  inv fо  .
 d о  cos  и

3.2.28 Ширина впадин по окружности ножек Тfo:
  d fo
Т fo 
 S fot .
zи
Должно быть Т fo  1,3 мм для шеверов модулем больше 2 мм, в противном
случае уменьшить a или .
3.2.29 Диаметр сверла для сверления отверстий в ножке зуба шевера
dсв:
d св  T fo  (2  2,5)
и принимается с округлением до ближайшего целого числа
3.2.30 Диаметр окружности центров отверстия Dц:
Dц  d fo  d св2  T fo2 .
3.2.31 Угол наклона оси сверла :
d fо  tg до
.
tg 
d до
3.2.32 Полная высота зуба шевера ho:
d ao  d fo
ho 
.
2
3.2.33 Ширина рабочей части шевера Bo и диаметр посадочного отверстия dотв принимаются по таблице 3.5.
Таблица 3.5
dдо
Во
dотв
85
15
31,75
180
20
63,5
В миллиметрах
250
25
63,5
Полная ширина шевера с учетом ступицы
B  Во  1 .
На торцах шевера делают круговую канавку глубиной 1 – 2 мм для
разделения плоскости точно обработанного торца ступицы от торца обода.
В зависимости от направления подачи различают методы шевингования:
- параллельное (продольное), применяется чаще всего (рисунок 3.4, а),
когда угол между направлением подачи и осью заготовки =0;
- диагональное при 0    (  / 2   ) (рисунок 3.4, б, в);
- с минимальной подачей при    / 2   (рисунок 3.4, г);
- касательное при    / 2 (рисунок 3.4, д).
Наименьшая длина хода стола (без врезания и перебега) и ширина Во
зубчатого венца шевера определяются по зависимостям
30
B1 sin 
;
sin(    )
B1sin 
Bo 
 B o ,
cos(   )
l
где В1 – ширина зубчатого венца колеса и В  d ao2  d до2  cos t 0  sin  .
Рисунок 3.4 – Методы шевингования
Из последней формулы видно, что при параллельном методе ширина
шевера не зависит от ширины венца колеса. Для касательного шевингования
шевер должен иметь режущие кромки (канавки) на боковых сторонах зубьев,
расположенные по винтовой линии.
Ввиду сложности изготовления шеверов с большой шириной диагональное и касательное шевингование целесообразно использовать для сравнительно узких зубчатых колес.
3.2.34 Выбор размеров продольной шпоночной канавки согласно ГОСТ
9472-90 (приложение А).
3.3. Требования по точности шеверов
Требования по точности конструктивных элементов шеверов устанавливаются в зависимости от требуемой точности обработанных колес:
1) для колес 5-й степени точности – шеверы класса точности АА;
2) для колес 6-й степени – шеверы класса точности А;
3) для колес 7-й степени – шеверы класса В.
Допускаемые предельные отклонения параметров шеверов приведены в
таблице 3.6.
31
Таблица 3.6 – Предельные отклонения параметров шевера
Параметр и обозначение его отклонения
Диаметр посадочного отверстия, fd
Профиль зубьев, ffo
Высота головки зуба, fhao
Диаметр окружности выступов, fdao
Разность окружных шагов, fvpto
Накопленная погрешность окружного
шага, Fpo
Радиальное биение зубчатого венца, Fror
Направление зуба, fo
Параллельность торцовых поверхностей,
fx
Отклонение от перпендикулярности
торцовых поверхностей отверстия, fxy
В микрометрах
Степень точности шеверов класса
АА
А
В
5
5
5–8
3–4
4–6
5–8
(12 – 20) (10 – 25) (15 – 25)
200
400
400
3
3
4–5
8 – 10
12
16
6–8
(6 – 8)
10
9
18
11
5
8
10
5
7
8
Шероховатость рабочих поверхностей шеверов не должна превышать:
- боковых поверхностей зубьев Rz=1,6 мкм;
- опорных торцовых поверхностей Rа=0,4 мкм;
- посадочного отверстия Rа=0,2 мкм для классов точности АА и А и
Rа=0,32 мкм для класса точности В.
3.4 Выбор инструментального материала
Шеверы изготавливают из быстрорежущих сталей марок Р6М5,
Р6М5К5, Р18. Твердость режущей части должна быть HRCэ 63 – 66.
При обработке зубчатых колес с m=26 мм из улучшенных и термически обработанных сталей до твердости HRCэ 35 – 48 и выше шеверы изготавливают с твердосплавными зубьями, закрепляемыми пайкой, с помощью клея
или винтами. Для обработки закаленных до высокой твердости колес применяют шеверы с режущим слоем из абразивных, алмазных и композиционных
материалов. Они выполняются составных конструкций. Зубчатых венец делают из этих материалов или же на металлические зубья корпуса наносят
слой из указанных материалов.
3.5 Рабочий чертеж шевера
Чертеж шевера оформляют в 2 проекциях с изображением профиля
зубьев в нормальном сечении, профиля стружечных канавок с указанием
технических требований и допусков на наиболее важные размеры и указанием характеристики шевера: модуля, угла зацепления, числа зубьев Zи,
32
направления и шага стружечных канавок, класса точности шевера, маркировку.
Маркировка шевера включает: товарный знак, модуль нормальный,
число зубьев, угол зацепления, номинальный делительный диаметр, угол
наклона винтовой линии зубьев, направление винтовой линии зубьев (только
в случае левого направления) класс точности, марку стали.
4 Червячные фрезы
Червячные фрезы применяют для чернового, получистового и чистового нарезания прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес в
диапазоне модулей 0,1 – 40,0 мм и изготовляют классов точности ААА, АА,
А, В, С.и Д, которые соответственно предназначены для нарезания зубчатых
колес 5 – 9-й и 11-й степеней точности (ГОСТ 1643- 81). Одной и той же червячной фрезой можно нарезать колеса с любым числом зубьев как с корригированным, так и с некорригированным профилем зуба данного модуля. Метод зубофезерования является высокопроизводительным, универсальным и
достаточно точным, поэтому червячные фрезы получили широкое распространение в промышленности при всех типах производства.
Червячные фрезы относят к группе обкатных многолезвийных инструментов с конструктивным движением обката. Режущие кромки их зубьев расположены на винтовой поверхности. При работе оси фрезы и нарезаемого колеса перекрещиваются. При главном вращательном движении фрезы
режущие кромки вступают в контакт с заготовкой в последовательно смещенных положениях, что в сочетании с вращательным движением заготовки
образует движение обката в процессе обработки.
Образование обработанной поверхности зубьев заготовки происходит
при профилировании по методу огибания. При нарезании цилиндрических
зубчатых колес червячная фреза совершает главное движение (вращательное). Заготовка также получает вращательное движение, связанное с вращением червячного колеса. Обработка зуба колеса по длине заготовки обеспечивается перемещением фрезы в направлении параллельном оси фрезы, т.е.
в направлении продольной подачи.
Червячная зуборезная фреза представляет собой червяк, витки которого превращены в режущие зубья прорезанием поперечных канавок так, что
на них образуются передние углы , и затылованием зубьев для получения
задних углов . Режущие кромки расположены на поверхности основного
червяка, сопряженного с поверхностями зубьев колеса. Канавки для стружки
могут идти параллельно оси фрезы. Тогда передняя поверхность будет плоскостью. Однако в этом случае передний угол на одной из боковых кромок
получается положительный, а на другой – отрицательный. Чем больше угол
подъема резьбы исходного червяка, тем в большей степени будут отличаться
величины передних углов, а следовательно, и условия работы боковых режущих кромок.
33
Для создания одинаковых передних углов на боковых кромках в качестве передней поверхности принимают архимедову винтовую поверхность,
образующие которой идут перпендикулярно к оси фрезы. Угол наклона передней поверхности принимается равным углу подъема резьбы исходного
червяка при их измерении на среднем цилиндре.
Для получения на режущих кромках положительных задних углов
зубья фрезы затылуют и создают, таким образом, заднюю затылованную поверхность. Затылование обычно производится по архимедовой спирали. У
фрез со шлифованным профилем необходимо делать двойное затылование.
Для обеспечения благоприятных условий резания при зубонарезании затылование на вершинах зубьев необходимо выполнять с в =10–12, что позволит
обеспечить задние углы на боковых сторонах зубьев б =2…3.
В соответствии с ГОСТом установлено три типа фрез:
1 Тип – цельные повышенной точности класса АА;
2 Тип – цельные общего назначения для всех классов точности нормальной и увеличенной длины;
3 Тип – сборной конструкции классов точности А, В, С, Д нормальных
и уменьшенных габаритных размеров.
По назначению различают червячные фрезы для нарезания цилиндрических прямозубых и косозубых колес, для обработки червячных колес, шлицевых валов, звездочек и т. д.
По виду обработки они подразделяются на черновые, чистовые и прецизионные.
По способу соединения со станком фрезы делят на насадные и хвостовые, при этом наибольшее распространение получили насадные фрезы, а
хвостовые применяют только тогда, когда небольшой диаметр не позволяет
выполнить ее насадной, что наиболее характерно для червячных фрез, применяемых для нарезания червячных колес.
По направлению витков фрезы могут быть правозаходными и левозаходными, а по числу витков (заходов) – однозаходными и многозаходными.
К основным конструктивным элементам червячных фрез относятся:
диаметр и длина фрезы, диаметр отверстия, число и форма зубьев, направление стружечных канавок, геометрические параметры и др.
Червячные фрезы могут быть трех типов: архимедовы (с прямолинейным профилем в осевом сечении), эвольвентные и фрезы с прямолинейным
профилем в нормальном сечении. Архимедовы и эвольвентные червячные
фрезы изготовляются в основном для фрезерования червячных колес, причем архимедовы червячные фрезы получили большие распространения, т.к.
их проще изготовлять, чем эвольвентные фрезы.
Червячные фрезы с прямолинейным профилем в нормальном сечении
получили широкое распространение для фрезерования цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями.
Иногда для повышения производительности черновые фрезы делают
двухзаходными. Двухзаходные фрезы работают более производительно, чем
однозаходные. Но с возрастанием числа заходов снижается точность обра34
ботки. Предварительную обработку выполняют черновыми двухзаходными
червячными фрезами, у которых передний угол  = 5…7, а толщина зуба
меньше, чем у чистовых фрез на величину, равную припуску. Черновые червячные фрезы делаются с пониженной точностью, часто с нешлифованным
зубом.
Чистовые червячные фрезы изготавливаются однозаходными. Особо
точные (прецизионные) червячные фрезы отличаются от чистовых особой
тщательностью изготовления, жесткими допусками и увеличенным диаметром (увеличение диаметра приводит к повышению точности профиля фрезы).
Прецизионные фрезы предназначены для обработки зубчатых колес 5–7й
степеней точности, наружный диаметр принимается на ступень больше, чем
для нормальных фрез. Чистовое зубонарезание выполняют за несколько рабочих ходов, последний из которых проводится с радиальным припуском
0,10–0,15 мм, обеспечивая при этом шероховатость Ra = 6,3 …0,8 мкм.
В целях экономии инструментального материала, улучшения технологичности фрезы с m > 6 мм делают сборных конструкций. Сборные фрезы
делают со вставными гребенками или со вставными зубьями, закрепленными
механически, приклеиванием и др. Для размещения деталей крепления в
корпусе фрезы число зубьев приходится уменьшать, а диаметр фрезы увеличивать. Задние поверхности чаще всего получают резьбошлифованием, круглым и плоским шлифованием. Передняя поверхность зубьев фрез затачивается в собранном виде.
При расчете конструктивных элементов фрезы исходными данными
являются параметры нарезаемых колес:
m – модуль;
 – угол зацепления;
f – коэффициент высота зуба.
4.1 Расчет червячных фрез
4.1.1 Выбор предварительно наружного диаметра фрезы dao по ГОСТ
9324-80Е .
Наружный диаметр dao ( рисунок 4.1) зависит от ряда условий, определяющих необходимую точность или производительность обработки зубчатых
колес. С увеличением диаметра возможно повышение точности обработки за
счет уменьшения органических погрешностей профилирования, увеличения
числа зубьев по окружности, более жесткого крепления фрезы вследствие
больших размеров посадочного отверстия. Однако с увеличением диаметра
фрезы увеличивается расход инструментального материала, вращающий момент, длина и время врезания и, следовательно, продолжительность обработки. Ориентировочно следует стремиться к тому, чтобы угол подъема витков
mo был менее 5о. Для прецизионных фрез, предназначенных для обработки
зубчатых колес 5 – 7 степеней точности, наружный диаметр принимается на
ступень больше, чем для нормальных фрез.
Наружный диаметр червячной фрезы можно выбрать по таблице 4.1.
35
Рисунок 4.1 – Основные конструктивные размеры
цельной червячной фрезы
Таблица 4.1 – Основные размеры червячных фрез
m, мм
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
25,00
dao мм
1
2
71
40
50
80
3
1
32
3
16
22
1
2
3
16
12
27
71
40
-
112
80
125
90
140
Zо
63
90
100
d, мм
Тип
2
14
32
50
100
10
112
160
180
-
118
125
140
150
160
170
190
212
236
250
-
40
180
200
60
212
225
250
265
280
300
320
340
-
50
50
12
60
9
10
70
-
60
8
80
-
-
Примечание. Тип 1–фрезы цельные прецизионные; тип 2 – фрезы цельные общего назначения; тип 3 – фрезы сборные.
36
4.1.2 Размеры профиля нарезки в нормальном сечении
Профиль и размеры зуба фрезы принимаются по размерам инструментальной рейки, зависят от модификации профиля и назначения фрезы.
По ГОСТ 9324-80Е зубья изготавливаются без модификации ( рисунок 4.2). Основные размеры зубьев рассчитываются по формулам.
4.1.2.1.Шаг зубьев Рnо=  m.
4.1.2.2 Ход зубьев фрезы Рnz=Рno Z,
где Z – число заходов фрезы.
Однозаходные фрезы получили наиболее широкое распространение,
т.к. они дают более высокую точность обработки, проще в изготовлении и
эксплуатации, чем многозаходные.
Многозаходные фрезы применяются с целью повышения производительности зубонарезания, но при этом снижается точность обработки и
увеличивается значение шероховатости на обработанной поверхности.
Число заходов не должно быть кратным числу зубьев нарезаемого колеса
и числу зубьев фрезы.
Рисунок 4.2 – Размеры профиля зубьев фрезы без модификации в нормальном (а) и осевом (б) сечениях
4.1.2.3 Толщина зуба в нормальном сечении по делительной окружности:
Sno= Рno-Sn – для чистовых фрез.
Sno= Рno-Sn- – для черновых фрез,
где Sn= m/2– толщина зуба колеса по делительной окружности, мм;
 – припуск на чистовую обработку, мм.
  1,2 m  tg .
4.1.2.4 Высота головки зуба фрезы hао= hf1= (f+с')m, мм
где hf1 – высота ножки зуба колеса,мм;
f – коэффициент высоты;
с' = 0,25 или 0,3 – коэффициент радиального зазора.
4.1.2.5 Высота ножки зуба фрезы hfo= ha1=f m, мм
4.1.2.6 Высота зуба фрезы hо= hао+hfо ,мм
4.1.2.7 Радиус закруглений головки и ножки зуба
aо= 0,25 m,
37
fo= 0,3 m.
У фрез с модулем m>4 мм рекомендуется у основания зубьев выполнять канавки для обеспечения возможности шлифования: ширина канавки
b10,75 мм; глубина канавки h1=0,52,0 мм; радиус канавки 1=0,61,3 мм.
4.1.3 Выбор геометрических параметров фрезы в, , бo
Задний угол при вершине зуба в обычно в= 915о. Передний угол 
для чистовых фрез обычно принимается =0. В отдельных случаях для получистовых и черновых червячных фрез =510о.
При нулевом  облегчается расчет параметров, контроль и технология
изготовления фрез. Однако с увеличением переднего угла улучшаются условия резания и повышается стойкость фрезы. При этом точность обработки
фрезами с >0 может быть значительно повышена за счет выбора оптимального переднего угла. Поэтому при проектировании червячных фрез целесообразно передний угол  выбирать в зависимости от обрабатываемого материала и назначения фрезы.
Задний угол на боковых сторонах зубьев в нормальном сечении:
tg бо=tg в sin ,
где  – угол профиля исходного контура.
Минимальное значение бо=2о, т.к. при меньших углах наблюдается интенсивный износ зубьев по задним поверхностям и снижение периода стойкости фрез.
4.1.4 Определение диаметра посадочного отверстия фрезы:
dо= 14,21hо0,373 – для фрез общего назначения.
dо= 18,65hо0,404 – для прецизионных фрез,
где hо – высота зуба фрезы, мм.
Полученное значение dо округляется до ближайшего большего значения из нормального ряда 22, 27, 32, 40, 50, 60, 80, 100.
Для многозаходных фрез рассчитанный по этим формулам dо надо
увеличить на одну ступень относительно ближайшего большего значения из
нормального ряда . Это вызвано необходимостью обеспечения достаточной
жесткости и виброустойчивости оправки фрезы, которая вследствие многозаходности фрезы является более нагруженной.
4.1.5 Определение диаметра окружности впадин:
dвп= 1,75 dо , мм
где dо – диаметр посадочного отверстия, мм.
4.1.6 Число зубьев фрезы
Число зубьев фрезы принимается в зависимости от модуля и типа
фрезы (таблица 4.1). От числа зубьев фрезы зависят размеры окружного шага и стружечной канавки зубьев. С увеличением Z0 при постоянном наружном диаметре фрезы уменьшаются огранка и волнистость поверхности, повышается производительность обработки. При этом уменьшаются ширина и
прочность зуба, сокращается число переточек. Поэтому для прецизионных
фрез число зубьев выбирается большим, а для фрез общего назначения –
меньшим.
38
4.1.7 Определение величины затылования зуба фрезы
 d ao
К
tg в ,мм
Zo
где dao–наружный диаметр фрезы,мм;
Zo –число зубьев фрезы,мм;
в –задний угол при вершине зуба.
Полученное значение К округляется до ближайшей большей величины,
кратной 0,5 мм.
Для обеспечения требуемой точности профиля и повышения стойкости
фрезы задние поверхности зубьев шлифуются. Длина шлифованной части
должна быть у фрез с модулем m<4 мм не менее 1/2, а у фрез с модулем m>4
мм не менее 1/3 длины зуба по окружности его вершины. Величина дополнительного затылования К1 у фрез со шлифованным профилем равна
К1=(1,21,5)К с соответствующим округлением до 0,5 мм.
4.1.8 Определение глубины стружечной канавки
Размеры стружечной канавки должны выбираться из условий свободного выхода затыловочного резца и шлифовального круга при изготовлении
фрезы, размещения срезаемой стружки.
Глубина канавки Нk равна
Нk=ho+(K+K1)/2+ro– для фрез со шлифованным профилем;
Hk=ho+K+ro – для фрез с не шлифованным профилем.
где ro=0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм – радиус закругления дна стружечной канавки.
Затем Нk округляется до целого числа.
4.1.9 Уточнение наружного диаметра фрезы dao:
d ao  d в п  2 Н к .
4.1.10 Выбираем угол стружечной канавки  в зависимости от Zo:
Zo
, о
12
18
10–9
22
8
25 или 30
4.1.11 Определение диаметра начального цилиндра в начальном сечении:
dmо= dао-2hао-0,3К, мм;
где hао – высота головки зуба фрезы, мм;
К – величина затылования, мм;
4.1.12 Определение угла подъема витков фрезы на начальном цилиндре в расчетном сечении (считается с точностью до 1'):
sin mo= Рno/(dmо),
где Рnо – шаг зубьев фрезы, мм;
dmо – диаметр начального цилиндра фрезы в исходном сечении.
Для прямозубых колес направление нарезки витков не имеет значения, поэтому фрезы для них проектируются правозаходными. Для колес с
правым направлением зубьев применяются правозаходные фрезы, и наоборот.
39
4.1.13 Выбор угла наклона стружечных канавок mо
Обычно mо=mо. Винтовые стружечные канавки у фрезы выполняются
с противоположным виткам направлением. Фрезы с углом подъема витка
mо6о могут быть изготовлены с прямыми осевыми стружечными канавками.
4.1.14 Определение шага стружечных канавок
Шаг стружечных канавок определяется с точностью до 1 мм:
Pz  d mo ctgmo , мм.
4.1.15 Определение хода витков фрезы:
Рzo= Pnz/cosmo , мм.
4.1.16 Определение шага витков фрезы:
Рхо= Рnо/cosmо, мм.
4.1.17 Определение диаметра выточки в отверстии:
dвыт= 1,05dо , мм.
4.1.18 Определение диаметра буртиков фрезы:
d1= dао-2Hк-(12) , мм.
Буртики шлифуются по диаметру и служат для контроля биения фрезы
при изготовлении и точности ее установки на оправке шпинделя станка.
4.1.19 Определение рабочей длины фрезы:
Lp h1ctg +2,5Рхо , мм.
где h1=ha1+hf1 – высота зуба колеса, мм
Рхо– осевой шаг витков фрезы, мм.
Многозаходные фрезы рекомендуется выполнять длиной в 1,25 – 1,5
раза большей длины стандартных фрез, что обеспечивает работу этих фрез с
передвижкой.
При работе с передвижкой рабочую длину рекомендуется увеличить в
1,2 – 1,8 раза, что повышает общий срок службы фрезы.
При нарезании косозубых колес с углом наклона больше 20 0 на червячных фрезах рекомендуется делать заборный конус с углом 7 – 10 о и длиной
(57)m мм, что позволяет более равномерно распределить работу между
зубьями. Для правозаходных фрез заборный конус делается на левой стороне,
а для левозаходных – на правой, если смотреть на переднюю поверхность.
4.1.20 Определение общей длины фрезы:
L= Lр+2l1 мм,
где l1 – длина буртиков l1 = 46 мм.
Длина поясков на посадочном диаметре отверстия l=(0.250.30)L.
4.1.21 Выбор размеров продольной шпоночной канавки согласно ГОСТ
9472-90 (приложение А).
4.2 Выбор основных технических требований
Допуски и технические требования на параметры и размеры червячных
фрез рекомендуется выбирать с учетом степени точности нарезаемого колеса
и действующих государственных стандартов (ГОСТ 9324-80Е, ГОСТ 1033181Е): класса АА – для колес 7-й степени точности, класса А – для колес 8-й
40
степени точности, класса В – для колес 9-й степени точности, класса С – для
колес 10-й степени точности.
Для фрез m=216 мм допуски приведены в таблице 4.2. Шероховатость
поверхностей фрез должна быть не более приведенной в таблице 4.3.
Таблица 4.2 – Допуски червячных однозаходных фрез
В микрометрах
m, мм
1
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Класс точности
АА
А
В
2
3
4
Радиальное биение буртиков fy
5
5
8
5
6
10
5
8
12
6
10
16
Торцовое биение буртиков ft
3
4
5
4
5
6
5
6
8
Радиальное биение по вершинам зубьев frda
16
25
40
20
32
50
25
40
63
32
50
80
Разность соседних окружных шагов fuo
16
25
40
20
32
50
35
40
63
32
50
80
Направление стружечных шагов fx
63
80
100
63
80
100
63
80
100
50
70
100
Толщина зуба Tso
С
5
D
6
12
16
20
20
25
32
40
40
10
12
16
16
20
25
63
80
100
125
100
125
160
200
80
100
125
160
125
160
200
250
125
125
125
125
160
160
160
160
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
-20
-32
-40
-25
-40
-50
-32
-50
-63
-40
-63
-80
Профиль передней поверхности f
-63
-80
-100
-125
-100
-125
-160
-200
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
16
20
25
32
40
50
63
80
80
100
125
160
125
160
200
250
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
6
8
10
12
16
20
25
32
25
32
40
50
50
63
80
100
25
32
40
50
Профиль зуба ffo
10
12
16
20
41
Окончание таблицы 4.2
m, мм
1
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
Св. 2,0 до 3,5
« 3,5 до 6,0
« 6,0 до 10,0
« 10,0 до 16,0
АА
2
Класс точности
А
В
3
4
Осевой шаг фрезы fPxo
10
12
14
16
Накопленное отклонение шага на длине трех шагов fPx3o
16
20
25
25
Винтовая линия фрезы от зуба к зубу fh1o
5
8
12
6
10
16
8
12
20
10
16
25
Винтовая линия фрезы на одном обороте fho
8
12
18
10
14
22
12
20
32
16
25
40
Винтовая линия фрезы на трех оборотах fh3o
10
16
28
14
20
32
16
32
50
25
40
63
С
5
D
6
14
18
22
25
25
32
40
50
22
25
32
40
40
50
63
80
20
25
32
40
-
32
40
50
63
-
50
63
80
100
-
Таблица 4.3 – Шероховатость поверхностей фрез
В микрометрах
Класс точности
АА
А
В
СиD
Наименование поm, мм
верхности
От1 до Св. 10 От 1 Св. 10 От 1 Св. 10 От 1 Св. 10
10
до 25
до 10 до 25
до 10 до 25 до 10 до 25
Посадочное отвер0,4
0,4
0,4
0,4
0,40,8
0,8
1,6
стие фрезы, Ra
0,8
Передняя поверх1,6
1,6
3,2
3,2
3,2
6,3
6,3
6,3
ность фрезы, Rz
Задняя боковая по1,6
3,2
1,6
3,2
3,2
6,3
6,3
6,3
верхность зуба, Rz
Задняя
поверх1,6
3,2
3,2
3,2
3,2
6,3
6,3
6,3
ность по вершинам
зубьев, Rz
Цилиндрическая
1,6
3,2
1,6
3,2
3,2
6,3
6,3
6,3
поверхность буртика, Rz
Торец буртика, Ra
0,4
0,8
0,4
0,8
0,8
1,6
1,6
1,6
42
Отверстия изготовляются с точностью Н5 для фрез классов точности
АА и А, Н6 – для классов В и С, Н7 – для класса D.
4.3 Выбор инструментального материала фрезы
Цельные червячные фрезы и зубчатые рейки к сборным фрезам изготовляются из быстрорежущих сталей Р6М5, 10Р6М5, Р9К10, Р6М5К5,
Р6М5Ф2К8 и др. Фрезы из сталей Р6М5 и 10Р6М5 рекомендуется применять
для обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей
(в<9001000 МПа), а сложнолегированные быстрорежущие стали Р9К10,
Р6М5К5 и др. целесообразно применять для фрез, предназначенных для об
работки труднообрабатываемых материалов (в>1000 МПа). Твердость рабочей части фрезы HRCэ 63-66. Для повышения стойкости в 1,3 – 2 раза и срока
службы червячных фрез из быстрорежущих сталей рекомендуется при их изготовлении наносить на передние и задние поверхности износостойкие покрытия (карбид и нитрид титана, карбид ниобия и др.) толщиной 0,004 –
0,008 мм.
Для сборных червячных фрез, предназначенных для высокоскоростного нарезания зубьев зубчатых колес из конструкционных и труднообрабатываемых сталей и сплавов, чугунов и других материалов (HRCэ 45-60), рекомендуется применять твердые сплавы ВК6М, ВК8, ВК10 – ОМ, Т5К10,
ТТ7К12 и др. При этом производительность и стойкость таких фрез в зависимости от обрабатываемого материала и режимов резания в 2 – 20 раз
больше, чем у фрез из быстрорежущих сталей. К недостаткам твердосплавных фрез следует отнести большую трудоемкость и сложность их изготовления, обязательное применение при обработке высокоскоростных зубофрезерных станков, обладающих повышенной жесткостью и точностью.
4.4 Рабочий чертеж фрезы
Чертеж фрезы оформляют в 2 проекциях с изображением профиля
зубьев в нормальном сечении, указанием технических требований, маркировки и указанием характеристики фрезы: числа зубьев, модуля, угла профиля, угла подъема витков, направления витков, числа заходов Z, шага витков по оси Рхо, направления и шага стружечных канавок, класса точности
фрезы.
На торце фрезы наносят маркировку, в которой указывают товарный
знак завода изготовителя, обозначение фрезы, модуль, угол профиля, класс
точности, угол подъема витков, шаг стружечной канавки, букву Л (для левозаходных фрез), марку стали, год выпуска.
43
5 Обкатные инструменты для обработки зубчатых деталей с
неэвольвентным профилем
К таким инструментам относятся червячные фрезы, долбяки, обкаточные резцы, применяемые для обработки самых разнообразных поверхностей
деталей по методу огибания (рисунок 5.1) с различными профилями : прямолинейными, в виде дуг окружностей и других кривых. Обрабатываемые
поверхности могут быть как сравнительно простыми – с элементарным профилем, так и сложными, у которых фасонный профиль представляет собой
комбинацию элементарных профилей.
Рисунок 5.1 – Виды изделий, обрабатываемых
обкатными инструментами
В ряде случаев с учетом условий эксплуатации предъявляются повышенные требования к точности изготовления не только основных рабочих
профилей детали, но и переходных кривых, образующихся при обработке
обкатными инструментами. Это означает, что переходные кривые, образующиеся при обработке, по своим размерам не должны выходить за пределы
указанного радиуса. Наиболее часто для обработки указанных деталей применяются червячные фрезы.
Проектирование обкатных инструментов осуществляется в следующем порядке:
1) установление возможности обработки заданной поверхности детали
принимаемым инструментом;
2) расчет профиля режущих кромок инструмента;
3) назначение конструктивных размеров, геометрических параметров
и технических требований к конструкции инструмента.
Для инструментов реечного типа за профиль их зубьев может принят
профиль рейки, сопряженной с обрабатываемой деталью. Для инструментов
с главным вращательным движением (типа червячных фрез) такой способ
профилирования ( плоскостной) является приближенным, обусловливающим определенные погрешности. Поэтому его рекомендуется применять для
проектирования червячных фрез либо черновых, либо с небольшими углами
подъема витков mo. (5 – 6о).
44
5.1 Червячные фрезы для нарезания шлицевых валиков с
прямолинейным профилем
Широкое применение в машиностроении имеют цилиндрические детали
с прямолинейным профилем – различные валики для шлицевых соединений
(ГОСТ 1139 – 80), храповые колеса и др.
Чистовые и черновые червячные фрезы для шлицевых валов с прямобочным профилем изготовляют типов 1; 2 классов точности А, В и С. Фрезы типа 1 (рисунок 5.2) предназначены для обработки шлицевых валов с центрированием по наружному диаметру. При центрировании шлицевых валов
по внутреннему диаметру зубья фрезы снабжают усиками. Назначение усика
– прорезать канавку во впадине для выхода шлифовального круга.
Тип 1
Тип 2
Рисунок 5.2 – Основные размеры червячных фрез для обработки
шлицевых валов с прямобочным профилем
Для нарезания шлицев на валах с эвольвентным профилем зубья фрезы
имеют прямые профили. Такой фрезой нарезают на валах различное число
шлицев, но одного модуля и угла профиля.
Исходными данными для расчета червячных шлицевых фрез являются
размеры шалицевого валика:
d – внутренний диаметр шлицевого валика, мм;
D – наружный диаметр шлицевого валика, мм;
z – число шлицев;
b – ширина шлицев, мм
f – размер фаски у наружного диаметра шлица, мм;
способ центрирования шлицевого соединения.
Расчет инструмента для нарезания шлицевых валов с прямобочным
профилем ведется в следующей последовательности.
5.1.1 Определение расчетных размеров шлицевого валика
5.1.1.1 Расчетный наружный диаметр:
Dр = Dmax - 2 ,
где Dmax – максимальный наружный диаметр.
 – размер фаски.
5.1.1.2 Расчетный внутренний диаметр:
45
dр = dmin + 0,25 Td,
где dmin – минимальный внутренний диаметр;
Td – допуск на размер внутреннего диаметра.
5.1.1.3 Расчетная ширина шлица:
bр = bmin + 0,25  Тb,
где bmin – минимальный размер ширины шлица;
Тb – допуск на размер ширины шлица.
5.1.1.4 Радиус начальной окружности шлицевого валика:
Dp 2
bp
R (
)  0 ,75( )2 .
2
2
Если при расчете размеров профиля боковой стороны зубьев червячной
шлицевой фрезы величину радиуса начальной окружности шлицевого валика
принять меньше величины, определяемой приведенной формулой, то произойдет срез боковой стороны зуба нарезаемого шлицевого валика на участке, прилегающем к наружному цилиндру. Возрастание радиуса начальной
окружности по сравнению с минимально допустимой величиной приводит к
возрастанию переходной кривой на боковой стороне зуба шлицевого валика
на участке, прилегающем к внутреннему цилиндру.
Точность расчета радиуса начальной окружности шлицевого валика 0,1
мм с округлением в большую сторону.
5.1.1.5 Расчетное значение угла  шлица:
bp
Sin p 
.
2R
5.1.1.6 Для расчета профиля используются данные справочных таблиц
[11, таблица 19.2]. По таблицам берем ближайшие номинальные значения
Sin и угла .
5.1.1.7 Корректировка величину радиуса начальной окружности на принятое значение :
R1 
bp
2  Sin
.
5.1.1.8 Определение возможности пользования таблицами 19.2 11. Для
этого определяем глубину шлица:
d
t  R1  p .
2
Должно выполнятся условие:
t  0,12 R1.
Если условие выполняется, то пользоваться табл. 19.2 можно.
Если не выполняется условие, расчет координат центра дуги, заменяющей профиль, выполняется по аналитическим формулам.
Задаемся координатами профиля у1  (0,4  0,5)t ; y 2  0,9t ,
dp
где t  R 
.
2
Определяем углы обката для заданных точек профиля:
46
sin  1 
sin
sin 2 y1
 (
)  ;
2
2
R
sin
sin 2 y 2
 (
)  .
2
2
R
Определяем абсциссы точек профиля фрезы:
x1  R (  1   )  0.017453  (sin  1  sin ) cos  1 ;
sin  2 
x2  R (  2   )  0.017453  (sin  2  sin ) cos  2 .
Определяем ординаты точек профиля фрезы:
y1  R(sin  1  sin ) sin  1 ;
y 2  R(sin  2  sin ) sin  2 .
Определяем координаты центра дуги, заменяющей профиль фрезы:
x1 ( x22  y 22 )  x2 ( x12  y12 )
y0 
;
2( x1  y 2  x2  y1 )
x12  2 y0  y1  y12
x0 
.
2 x1
Определяем радиус дуги, заменяющей профиль фрезы:
r0  x02  y 02 .
5.1.1.9 Определение по таблицам координат точек профиля фрезы, и
максимального отклонения профиля при замене его окружностью:
x1 = X1  R1; x2 = X2  R1;
y1 = Y1  R1; y2 = Y2  R1;
x0 = X0  R1; y0 = Y0  R1.
Радиус заменяющий окружности:
Q = q  R1.
Максимальное отклонение:
 =    R1.
Величины отклонений не должны превышать допустимые, которые
обычно равны 1/31/2 допуска на прямолинейность профиля детали.
При этом необходимо проверить условие:
Тb  ,
где Tb – допуск ширины шлица.
Если это условие не выполняется, то пользоваться табличным методом
замены теоретического профиля дугой окружности нельзя.
5.1.1.10 Определение половины центрального угла впадины шлицевого
валика:
180

 ,
z
где ψ – угол шлица;
z – число шлицев.
5.1.2 Определение толщины зуба фрезы на начальном цилиндре:
47
bn = R1    0,034906, мм.
5.1.3 Определение шага зубьев фрезы в нормальном сечении:
2R1
Рn 
.
z
5.1.4 Определение высоты профиля фрезы от номинальной прямой до
вершины углов:
ha  R1  sin  k '(sin  k ' sin  k ),
bp
где sin  k 
– угол шлица на окружности впадин.
dp
d p  cos k
– угол обката для обработки нижней точки шлица
cos k ' 
2 R1
по окружности d.
Если t < ha, то это означает, что зуб фрезы будет врезаться в изделие глубже внутреннего диаметра и для получения правильного
шлица необходимо у фрезы сделать усики
(рисунок 5.3).
5.1.5 Принимаем размеры усиков.
Ширина площади усика:
Вус = 0,07  bn - 0,2 мм.
Величина Вус округляется до чисел,
кратных 0,1 мм. Нельзя допускать значение
Рисунок 5.3 –Размеры зубьев Вус < 0,3 мм.
червячных фрез с усиками
Рисунок 5.4 – Профиль зубьев фрезы в
нормальном сечении
Высота усика hус = ha - t.
5.1.6 Определение высоты ножки
зуба фрезы:
D
еф   R1  (0,5  1,5) , мм
2
5.1.7 Выбор размеров канавок у основания профиля.
У основания профиль зуба фрезы
оформляется фаской или скруглением
(рисунок 5.4) в зависимости от формы
задания вершины
профиля
детали.
Обычно радиус скругления зуба фрезы
r принимается равным радиусу скругления профиля детали. Высота фаски
hф = 1  2 мм, а угол фаски ср принимается равным 35 при z = 4  6; 45 – при
z = 10  14; 45  50 при z = 16  20.
Для выхода шлифовального круга на
внутреннем диаметре фрезы делают ка48
навки. Ширина канавки:
L2 = Pn - bn - (2  4) мм.
Глубина канавки:
u = 1  3 мм.
5.1.8 Выбор наружного диаметра фрезы da0 по ГОСТ 8027 – 86 (таблица 5.1).
Таблица 5.1 – Основные размеры чистовых и черновых фрез для шлицевых
валов с прямобочным профилем
В миллиметрах
Размеры шлицевого вала серий
легкой
zdD
средней
zdD
тяжелой
zdD
62630
62832
83236
83640
84246
84650
85258
85662
86268
107278
108288
109298
10102108
10112120
61620
61822
62125
62328
62632
62834
83238
83642
84248
84654
85260
85665
86272
107282
108292
1092102
10102112
10112125
101620
101823
102126
102329
102632
102835
103240
103645
104252
104656
165260
165665
166272
167282
208292
2092102
20102115
20112125
Размеры червячной фрезы
dao для серий d
d1, Число зубьев zo
не фрезы для серий
ме легкой средней
лег- среднее
кой ней и
и тяжетяжелой
лой
63
34
22
70
40
10
70
80
27
12
80
90
32
90
100
100
112
14
40
112
125
125
140
50
12
60
5.1.9 Расчет полной высоты зуба фрезы:
h0 = ha + hф + и + еф.
5.1.10 Выбор геометрических параметров фрезы; переднего угла  и
заднего угла при вершине b.
Передний угол назначается в зависимости от условий работы. Обычно
=0.
Задний угол при вершине зуба фрезы b = 9  12.
5.1.11 Определение диаметра посадочного отверстия фрезы:
d0 = 14,21  hu0,373,
49
где hи 
Dmax  d p
 ( 0 ,5  1,5 ) , мм - высота профиля.
2
Расчетное значение d0 округляется до ближайшего значения из нормального ряда : 22, 27, 32, 40.
5.1.12 Определение диаметра окружности впадин между зубьями:
dвп = 1,75  d0.
5.1.13 Определение числа зубьев (для фрез с  = 0):
0,4835  d вп
z0 
.
hи0, 452
Число зубьев фрез можно выбрать также в зависимости от наружного
диаметра фрезы da0 (таблица 5.1).
5.1.14 Определение величины затылования шлифованной части зубьев К
и нешлифованной части К1:
d
К  ao tg b ,
zo
К1  ( 1,2  1,5 )К .
Полученные значения К и К1 округляем до величины, кратной
0,5 мм.
5.1.15 Определение глубины стружечной канавки:
K  K1
Н к  ho 
 r3 ,
2
где r3 – радиус скругления канавки, принимаемый равным 13 мм.
5.1.16 Определение среднего расчётного диаметра фрезы:
dm0 = da0 - 2 ha - (0,2  0,3)  K.
5.1.17 Определение угла наклона винтовой линии:
P
 mо  arcsin n .
d mo
Необходимо, чтобы угол подъема витков фрезы был не более 6 - 7.
Принимаем угол наклона стружечной канавки mo равным углу наклона
витков mo .
Рn
5.1.18 Расчет осевого шага витков фрезы Рх 
.
cos mo
5.1.19 Определение шага винтовой стружечной канавки:
PZ0 =  dm0  ctg m0.
5.1.20 Определение длины рабочей части фрезы:
Lp = 2,5  Px.
5.1.21 Определение общей длины фрезы L.
Для контроля правильности установки фрезы на станке по ее торцам делаются буртики длиной l1 = 3  3,5 мм и диаметром:
d1 = da0 - 2 Hk - (2  4) мм.
Общая длина фрезы:
L = Lp + 2l1.
50
5.1.22 Выбор угла впадины . Угол впадины принимается равным 20 
25.
5.1.23 Выбор размеров продольной шпоночной канавки.
5.1.24 Выбор степени точности фрезы.
Фрезы изготовляют классов точности: А – для чистового нарезания
шлица валов с полями допусков по толщине зуба d9, h9, e9, f9 и внутреннему
диаметру e9; B – для чистового нарезания валов с полями допусков по толщине зуба d10 и внутреннему цилиндру е8; С – для чернового нарезания валов.
5.1.25 Определение допусков и основных технических требований.
Допускаемые предельные отклонения параметров червячных фрез для
валов с прямобочным профилем указаны в таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Допуски на изготовление червячных шлицевых фрез
Параметр и обо- Класс
Допуски и отклонения, мкм, при нормальном
значение его допус- точно- шаге зубьев, мм
ка
сти
до 6,3
св. 6,3 св. 11 св. 19 св.32
до 11
до 19
до 32
1
2
3
4
5
6
7
Диаметр посадочА
Н5
ного отверстия, fd
ВиС
Н6
Радиальное биение
А
5
5
6
8
10
буртиков, fy
В
6
8
10
12
16
С
12
15
20
25
32
Торцовое
биение
А
3
4
5
6
8
буртиков, ft
В
4
6
6
8
10
С
8
10
12
16
20
Радиальное биение
А
20
25
32
40
50
по вершинам, frda
В
32
40
50
63
80
С
63
80
100
125
160
Профиль передней
А
20
25
32
40
50
В
32
40
50
63
80
поверхности, f
С
63
80
100
125
160
Разность соседних
А
20
25
32
40
50
окружных шагов, fuo
В
32
40
50
63
80
С
63
80
100
125
160
Накопленная
поА
40
50
63
80
100
грешность окружВ
63
80
100
125
160
ного шага стружечС
125
160
200
250
315
ных канавок, Epo
Направление струА
80
жечных канавок, fx
В
100
С
125
51
Окончание таблицы 5.2
1
Винтовая
линия
фрезы на одном
обороте, fho
Осевой шаг фрезы,
fpxo
Отклонение осевого
шага между n зубьев (шагов), fрх2о
2
А
В
С
А
В
С
А
В
С
3
10
16
32
8
12
20
16
25
40
4
12
20
40
9
16
25
18
32
50
5
16
25
50
10
18
28
20
36
56
6
25
32
63
10
18
32
20
36
56
7
32
40
80
12
20
40
25
40
63
Шероховатость поверхностей фрез должна быть:
- задних поверхностей зубьев, торцовых поверхностей центрирующих
буртиков Rz3,2 мкм;
- цилиндрической поверхности буртика Rz6,3 мкм;
- поверхности посадочного отверстия Rа0,32 мкм.
5.1.26 Выбор материала фрезы и твердости рабочей части фрезы после
термообработки.
Марки инструментального материала и твердость рабочей части фрез
для нарезания шлицевых валиков выбираются аналогично червячным зуборезным фрезам. Цельные червячные фрезы изготовляются из быстрорежущих сталей Р6М5, 10Р6М5, Р9К10, Р6М5К5, Р6М5Ф2К8 и др. Фрезы из сталей Р6М5 и 10Р6М5 рекомендуется применять для обработки углеродистых и
легированных конструкционных сталей (в<9001000 МПа), а сложнолегированные быстрорежущие стали Р9К10, Р6М5К5 и др. целесообразно применять для фрез, предназначенных для об работки труднообрабатываемых материалов (в>1000 МПа). Твердость рабочей части фрезы HRCэ 63-66. Для
повышения стойкости в 1,3 – 2 раза и срока службы червячных фрез из быстрорежущих сталей рекомендуется при их изготовлении наносить на передние
и задние поверхности износостойкие покрытия (карбид и нитрид титана, карбид ниобия и др.) толщиной 0,004 – 0,008 мм.
5.1.27 Выполнение рабочего чертежа шлицевой фрезы с указанием технических требований.
Чертеж должен содержать: фрезу в двух проекциях; профиль изделия;
профиль нарезки в нормальном сечении в увеличенном масштабе. Кроме того в таблице, помещаемой на чертеже указать: число зубьев фрезы, число заходов и направление нарезки, шаг фрезы по оси, направление стружечных
канавок, угол подъема средней винтовой линии, шаг стружечных канавок,
технические условия, маркировку.
В маркировку включают: размеры шлицевого валика, материал фрезы,
угол подъема нарезки, шаг стружечных канавок.
52
6 Автоматизация проектирования зуборезных долбяков
в системе КОМПАС
Проектирование сложного металлорежущего инструмента, к которому
относится в первую очередь зубообрабатывающий инструмент, связано с выполнением большого объема вычислительной работы. Для автоматизации
данного процесса на кафедре металлорежущих станков и инструментов Мордовского государственного университета разработана библиотека параметрических моделей зуборезных долбяков, функционирующая в среде системы
КОМПАС–3D V6.
6.1 Задача, решаемая приложением
Библиотека предназначена для проектирования эвольвентных зуборезных долбяков среднего модуля (от 1 до 12 мм) следующих типов:
1) дисковых прямозубых;
2) дисковых косозубых;
3) чашечных;
4) хвостовых прямозубых;
5) хвостовых косозубых.
Возможно проектирование как стандартных, так и нестандартных долбяков. Библиотека содержит базы данных стандартных долбяков в соответствии с ГОСТ 9323-79.
В процессе проектирования библиотека решает следующие задачи:
- расчет геометрических параметров долбяка;
- формирование значений показателей точности и технических требований в зависимости от степени точности нарезаемого колеса;
- построение рабочего чертежа долбяка или его макрообъекта с заданным видом;
- построение трехмерной модели долбяка.
Рабочий чертеж инструмента формируется средствами чертежнографического редактора КОМПАС-ГРАФИК, трехмерная модель создается с
помощью команд системы трехмерного твердотельного проектирования
КОМПАС-3D. Автоматически полученные графические документы могут
быть в дальнейшем отредактированы обычными средствами КОМПАС.
Библиотека написана на Visual C++ с использованием MFC (Microsoft
Foundation Classes). Доступ к функциональным возможностям КОМПАС реализован через COM-интерфейс IDispatch.
6.2 Правила работы с приложением
Библиотека имеет простой и очень гибкий интерфейс. Ввод исходных
данных реализован на диалоговой панели с четырьмя страницами.
На первой странице (рисунок 6.1) выбирается тип долбяка, класс точности (А, АА, В), задаются углы резания. Реализован расчет, как нестандарт53
ных долбяков, так и выбор из базы данных стандартных долбяков в соответствии с ГОСТ 9323-79. Для стандартных долбяков ГОСТ 9323-79 рекомендует следующие значения углов резания: переднего 5°, заднего 6°. Поэтому при
выборе стандартного долбяка, поля ввода углов резания становятся недоступными, а углы резания автоматически принимают рекомендуемые значения.
Рисунок 6.1 – Выбор типа долбяка
На второй странице (рисунок 6.2) задаются исходные параметры нарезаемого и сопряженного с ним зубчатых колес:
- модуль m (мм);
- угол профиля исходного контура  (градусы);
- коэффициент высоты головки зуба;
- коэффициент радиального зазора, числа зубьев колес (Z1 и Z2);
- коэффициенты смещения исходного контура колес (X1 и X2);
- угол наклона зубьев ;
- направление линии зубьев.
Модуль выбирается из списка, который содержит стандартные значения модулей допускаемых для данного типа долбяка. При изменении типа
долбяка (на первой странице диалоговой панели) происходит автоматическое
обновление списка модулей.
54
Рисунок 6.2 – Параметры зубчатых колес
Для прямозубых долбяков поле ввода угла наклона зубьев недоступно.
Для стандартных косозубых долбяков угол наклона зубьев автоматически
выбирается из базы данных.
Для нестандартных долбяков можно использовать стандартный винтовой копир зубодолбежного станка, если угол наклона зубьев равен 15° 0,5°
или 23° 0,5°. Для 15° шаг стандартного копира равен 1198 мм, для 23° –
751,96 мм.
Третья страница является выходной (рисунок 6.3). На этой странице
выводится список подходящих долбяков, полученных или в результате расчета (для нестандартных долбяков), или в результате поиска в базе данных
(для стандартных долбяков).
При нажатии на кнопку OK сначала происходит переход на третью
страницу, чтобы пользователь мог увидеть приблизительные результаты расчета, а при повторном нажатии на OK появляется фантом или рабочего чертежа долбяка или его макрообъекта.
На этой странице можно выбрать стандартный долбяк из базы данных,
просмотреть результаты геометрического расчета. Результаты расчета можно
автоматически передать в Excel (рисунок 6.4).
55
Рисунок 6.3 – Расчетные параметры
Рисунок 6.4 – Вывод результатов расчета в документ Excel
56
На четвертой странице (рисунок 6.5) диалоговой панели задается способ вывода результатов проектирования. Можно задать отрисовку чертежа
долбяка с размерами (рабочий чертеж), без размеров (общий вид, разрез,
полвида-полразреза, слева, справа), построение трехмерной модели долбяка,
вывод результатов расчета геометрии (файл *.cdw). Для стандартных долбяков при отрисовке без размеров возможно создание объекта спецификации.
При изменении любых исходных данных происходит пересчет геометрических параметров долбяка и перерисовка его слайда.
Рисунок 6.5 – Выбор способа визуализации результатов проектирования
Результаты геометрического расчета можно также просмотреть,
нажав на странице «Расчетные параметры» кнопку «Просмотр результатов
расчета». Результаты расчета выводятся на диалоговой панели, показанной
на рисунках 6.6 и 6.7.
При построении профиля зуба долбяка эвольвентный участок рабочей
поверхности зуба заменяется кривой Безье. Количество расчетных точек на
рабочей поверхности зуба влияет на точность отрисовки линии эвольвенты
при построении профиля зуба на чертеже. Чем больше размер зуба (т. е. чем
больше модуль), тем большее количество точек нужно задать, чтобы построить плавную линию профиля зуба.
57
Рисунок 6.6 – Параметры долбяка в исходном сечении
Рисунок 6.7 – Профиль зуба долбяка
Выбрать стандартный долбяк из базы данных можно, нажав на странице «Расчетные параметры» кнопку «Выбрать стандартный долбяк из базы
данных…». На рисунке 6.8 показана база данных дисковых прямозубых долбяков. Диалоговая панель имеет пять закладок, соответствующих различным
58
номинальным диаметрам долбяка. Если долбяк с заданным модулем не существует, то выводится сообщение, что долбяк в базе данных не найден.
Рисунок 6.8 – База данных дисковых прямозубых долбяков
После того как все нужные параметры заданы, следует нажать кнопку
ОК. После этого произойдет автоматический переход на третью страницу
диалоговой панели «Расчетные параметры», где в списке представлены один
или несколько вариантов долбяков, удовлетворяющих заданным параметрам.
Для подтверждения сделанного выбора следует повторно нажать кнопку ОК.
После этого в окне графического документа Компаса появляется фантом чертежа долбяка и специальное окно управления (рисунок 6.9). Команды, содержащиеся в этом окне, позволяют отредактировать параметры долбяка до его фиксации. Чтобы вызвать нужную команду, следует дважды
щелкнуть мышью по ее названию в окне управления или выбрать ее из контекстного меню. Когда фантом будет соответствовать желаемому изображению, нужно указать точку вставки долбяка, а затем угол его поворота. Чтобы
отказаться от ввода изображения долбяка, следует нажать клавишу <Esc>
или вызвать из контекстного меню команду «Прервать команду».
Рабочий чертеж долбяка содержит две его проекции со всеми необходимыми размерами, шероховатостями, отклонениями формы и расположения
поверхностей, технические требования, таблицу параметров и профиль зуба.
59
Рисунок 6.9 – Вставка рабочего чертежа долбяка в графический
документ Компаса
Рабочий чертеж вместе с размерными обозначениями образует единый макрообъект. Для изменения параметров долбяка в графическом документе нужно дважды щелкнуть на его макрообъекте мышью.
Подобно тому, как при двойном щелчке на графическом примитиве
(отрезке, окружности и т.д.) запускается процесс редактирования, аналогичный процессу создания этого объекта, при двойном щелчке на библиотечном
объекте запускается соответствующая ему команда библиотеки.
Так как библиотечный макрообъект мало отличается от обычного –
пользовательского – макрообъекта, он может редактироваться всеми доступными в системе способами. Например, можно масштабировать, поворачивать
или копировать элемент, вставленный из библиотеки, а также удалять какуюлибо его часть и т.п. Однако при этом следует иметь в виду, что последующее редактирование элемента средствами библиотеки восстанавливает его
форму и размеры. Чтобы исключить возможность редактирования библиотечного макрообъекта средствами библиотеки, его требуется разрушить. Команда для разрушения составных объектов находится в меню «Операции».
После разрушения библиотечный макрообъект превращается в набор примитивов (дуг, отрезков и т.п.), каждый из которых может редактироваться отдельно.
60
Если в параметрах отрисовки была включена опция «3D-модель долбяка», то после создания графического документа формируется документ
трехмерной модели долбяка (рисунок 6.10).
Рисунок 6.10 – Трехмерная модель долбяка
Библиотека может выступать в роли COM-сервера для других приложений. Это значит, что любая Windows-ориентированная программа может
использовать функции данной библиотеки в процессе своего исполнения.
Для доступа к функциям библиотеки и обмена данными была реализована
поддержка двунаправленного интерфейса, позволяющего вызывать функции
либо через указатель на виртуальную таблицу собственного COMинтерфейса либо осуществлять динамический доступ посредством интерфейса IDispatch.
61
7 Нормативные ссылки
В настоящем учебном пособии имеются ссылки на следующие стандарты.
ГОСТ 1139-80 Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения
шлицевые прямобочные. Размеры и допуски
ГОСТ 1643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски
ГОСТ 8027-86 Фрезы червячные для шлицевых валов с прямобочным
профилем. Технические условия
ГОСТ 8570-80Е Шеверы дисковые. Технические условия
ГОСТ 9323-79 Долбяки зуборезные чистовые. Технические условия
ГОСТ 9324-80Е Фрезы червячные чистовые однозаходные для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем. Технические условия
ГОСТ 9472-90 Крепление инструментов на оправках. Типы и размеры
ГОСТ 10059-80Е Долбяки зуборезные чистовые мелкомодульные.
Технические условия
ГОСТ 10222-81 Шеверы дисковые мелкомодульные. Технические
условия
ГОСТ 10331-81Е Фрезы червячные мелкомодульные для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем. Технические условия
ГОСТ 13755-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Исходный контур
ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия
62
Библиографический список
1 Грановский Г. И. Резание металлов. / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский – М.: Высшая школа, 1985. – 304 с.
2 Иноземцев Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов. /
Г. Г. Иноземцев.– М.: Машиностроение, 1984. – 272 с.
3 Обработка металлов резанием : Справочник технолога / А. А. Панов,
В. В. Акинан [и др.]; Под общ. ред. А. А. Панова – М.: Машиностроение,
1988. – 736 с.
4 Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов / под ред. Г. Н. Кирсанова М. : Машиностроение, 1986. – 288 с.
5 Сахаров Г. Н. Металлорежущие инструменты. Г. Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю. Л. Боровой [и др] – М. : Машиностроение, 1989. – 328 с.
6 Семенченко И.И. Проектирование металлорежущих инструментов. /
И. И. Семенченко, В. М. Матюшин, Г. Г. Сахаров – М.: Машгиз, 1962. – 952
с.
7 Справочник инструментальщика /под ред. И.А. Ординарцева. Л. :
Машиностроение, 1987. – 846 с.
8 Справочник конструктора-инструментальщика / В. И. Баранчиков,
Г. В. Боровский, В. А. Гречишников [и др.]. ; под общ. ред. В. И. Баранчикова
: М.: Машиностроение, 1994. – 560 с.
9 Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М. : Машиностроение, 1985. – Т. 2 – 496 с.
10 Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / под ред. А. М.
Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – 5-е изд., исправ. – М. : Машиностроение-1, 2003. – Т. 2. – 944 с.
(11) Ящерицын П. И. Основы резания материалов и режущий инструмент: Учебник для машиностроит. спец. вузов. / П. И. Ящерицын, М. Л. Еременко, Н. И. Жигалко. – 2-е изд., доп. и перераб. – Мн.: Высшая школа, 1981,
- 560 с.
63
Приложение А
(справочное)
Крепление инструмента на цилиндрической оправке и осевой шпонке
(по ГОСТ 9472-90)
b
ñ
R
d
В миллиметрах
R
min
d (поля доb
c (Н12)
пусков Н7
max
или Н6)
8
2
8,9
0,16
0,08
10
3
11,5
0,16
0,08
13
3
14,6
0,16
0,08
16
4
17,7
0,16
0,08
19
5
21,1
0,25
0,16
22
6
24,1
0,25
0,16
27
7
29,8
0,25
0,16
32
8
34,8
0,25
0,16
40
10
43,5
0,4
0,25
50
12
53,5
0,4
0,25
60
14
64,2
0,4
0,25
70
16
75,0
0,4
0,25
80
18
85,5
0,4
0,25
100
25
107,0
0,6
0,40
Примечание. Предельные отклонения ширины b не должны быть:
отверстия
С11
шпонки
h9 или е7
Для отрезных и прорезных фрез, а также для фрез толщиной менее 6 мм допускается изготовлять шпоночный паз по ширине b с полем допуска В12, по
высоте с – Н14.
64