Типы фрез и их назначение. Кинематика рабочих движений фрезерования. Фрезы с остроконечным зубом. Цельные и сборочные, хвостовые и насадные. Наборы фрез и фасонные фрезы с затылованым зубом.

Фреза — лезвийный инструмент для об­работки с вращательным главным движе­нием резания инструмента без возмож­ности изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого не совпа­дают с осью вращения (ГОСТ 25751—83). Фрезы представляют собой тела враще­ния с формой производящей поверхнос­ти, зависящей от формы обрабатываемой поверхности и расположения оси фрезы относительно детали. При работе произво­дящая поверхность фрезы с образован­ными на ней зубьями касается обраба­тываемой поверхности.

Кинематика процесса фрезерования ха­рактеризуется вращением фрезы вокруг своей оси и движением подачи заго­товки или фрезы, которое может быть прямолинейным (поступательным), вра­щательным или винтовым. При прямо­линейном движении подачи обрабатывают плоскости, уступы, пазы, детали с фасон­ной образующей и прямолинейной на­правляющей. При вращательном движе­нии подачи обрабатывают поверхности вращения, а при винтовом движении по­дачи — винтовые поверхности.

Отклонения размеров деталей после обработки фрезерованием могут находить­ся в пределах 7—9-го квалитетов (ГОСТ 25347—82) при параметрах шероховатости до Ra = 1,25 мкм (ГОСТ 2789—73).

Фрезы отличаются большим разнообра­зием типов, форм и назначения как стан­дартизованных (рис. 2.35), используемых на универсальных фрезерных станках, так и специальных, проектируемых для обработки конкретных изделий.

Классификацию фрез проводят по сле­ дующим показателям.

По расположению зубьев относительно оси различают: фрезы цилиндрические с зубьями, расположенными на поверхности цилиндра (рис. 2.35, а); фрезы торцовые с зубьями, расположенными на торце цилиндра (рис. 2.35, б); фрезы угловые с зубьями, расположенными на конусе (рис. 2.35, в); фрезы фасонные с зубья­ми, расположенными на поверхности с фасонной образующей (рис. 2.35, г) (с выпуклым и вогнутым профилем). Неко­торые типы фрез имеют зубья как на цилиндрической, так и на торцовой по­верхности, например дисковые двух- и трехсторонние (рис. 2.35, д), концевые (рис. 2.35, е), шпоночные (рис. 2.35, ж, з).

По направлению зубьев фрезы могут быть: прямозубыми (рис. 2.35,д),«в кото­рых направляющая линия передней по­верхности лезвия прямолинейна и перпен­дикулярна направлению скорости главного движения резания (под направляющей ли­нией передней поверхности понимают линию, по которой движется точка пря­мой, описывающей эту поверхность); косозубые (рис. 2.35, г), у которых направ­ляющая линия передней поверхности лез­вия прямолинейна и наклонена под углом к направлению скорости главного движения резания; с винтовым зубом (рис. 2.35,о), в которых направляющая линия передней поверхности является винтовой.

По конструкции фрезы могут быть: цельными; составными, например с при­паянными или приклеенными режущими элементами; сборными, например осна­щенными многогранными пластинами изтвердого сплава; наборными, состоящими из нескольких отдельных стандартных или специальных фрез и предназначенные для одновременной обработки нескольких по­верхностей.

По конструкции зубьев фрезы могут быть с острозаточенными (рис. 2.35,и) и затылованными (рис. 2.35,к) зубьями. Затылование — процесс образования задней поверхности инструмента по некоторой кривой (обычно спираль Архимеда) для получения задних углов. У острозаточенных фрез задние углы получают заточкой. Фрезы работают с малыми подачами на зуб, поэтому их изнашивание проис­ходит по задней поверхности, и затачи­вать их целесообразно по задней поверх­ности. По задней поверхности затачивают острозаточенные фрезы. Однако такую за­точку не всегда возможно и не всегда целесообразно выполнять. Форма произво­дящей поверхности может быть сложной, исключающей возможность заточки зад­ней поверхности зуба шлифовальным кругом. Нецелесообразно производить заточ­ку задней поверхности у фрез с точным профилем, например у червячных зубо­резных и шлицевых, потому что в этом случае нужно вновь обеспечить требуемую точность профиля и шага зубьев. Для приведенных случаев целесообразнее при­менять затылованные зубья, заточка кото­рых производится по передней по­верхности, что обеспечивает ее просто­ту.

По способу крепления на станке различают фрезы насадные с отверстием под оправку и концевые с коническим или цилиндрическим хвостовиком.

 

Острозаточенные фрезы отличаются многообразием типов. К ним относятся цилиндрические, торцовые, дисковые, кон­цевые, угловые, шпоночные. Т-образные и др. Все типы острозаточенных фрез, несмотря на их многообразие, имеют много общего в методике расчета, назначении и оформлении конструктивных элементов (рис. 2.36,а). К общим конструктивным элементам относятся: диаметр фрезы, по­садочные размеры (диаметр отверстия, шпоночная канавка), число зубьев и их форма.

Для сокращения номенклатуры фрез их наружные диаметры стандартизованы. Размерные ряды диаметров составлены по геометрической прогрессии со знамена­телем φ, равным 1,26; 1,58, т. е. равным знаменателю ряда частоты враще­ния шпинделей фрезерных станков. Такой выбор размерного ряда наружных диа­метров обеспечивает неизменность скорос­тей резания при применении фрез любо­го диаметра, в том числе для фрезерных станков, частота вращения шпинделя кото­рых изменяется по геометрической прог­рессии со знаменателем φ=1,41. В раз­мерном ряду последующий наружный диа­метр da_n=da_n-1φ, где n — порядковый но­мер диаметра.

Размерные ряды диаметров фрез при знаменателе прогрессии φ=1,26 сле­дующие: 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000 мм и при знаменателе прогрессии φ = 1,58—4; 6; 10 мм и так далее до 1000 мм, т. е. через одно значение ряда φ = 1,26.

Диаметр посадочных отверстий выби­рают в зависимости от наружного диа­метра фрезы, но не более 60 мм с округ­лением до стандартного ряда: 16; 22; 27; 32; 40; 50 и 60 мм.

Цельные острозаточенные фрезы изго­тавливают из быстрорежущих сталей. За­дача проектирования этих фрез сводится к определению их конструктивных эле­ментов и геометрических параметров, обес­печивающих обработку заданной детали на заданном станке в соответствии с тре­бованиями к параметрам шероховатости обработанной поверхности. В задании на проектирование указывают тип фрезы; схему установки детали на станке (рас­стояние между опорами оправки цилиндри­ческой фрезы, вылет концевой фрезы от­носительно шпинделя станка и т. д.); параметры обработки (ширину и глубину резания); требования к шероховатости обработанной поверхности; модель и мощ­ность станка с целью определения воз­можности обработки детали разработан­ной фрезой в зависимости от мощности оборудования.

 

Конструктивные особенности различных типов острозаточенных фрез из быстро­режущей стали. Рассмотрим следующие типы фрез.

Концевые фрезы делают либо с цилинд­рическим (диаметр 3—20 мм) хвостови­ком, либо с конусом Морзе с резьбовым отверстием (диаметр 14—63 мм) (рис. 2.38, а) для затяжного болта. У фрез, предназначенных для обработки пазов и уступов, направление винтовых канавок и направление вращений не должны совпа­дать. Это обеспечивает лучший отвод стружки и получение положительных передних углов на торцовых зубьях (рис. 2.38,6). При обработке плоскостей направ­ление винтовых канавок делают совпадаю­щим с направлением вращения. В этом случае осевая составляющая силы реза­ния направлена к шпинделю станка, а отвод стружки обеспечивается в направле­нии от шпинделя как показано на рис. 2.38, в.

Шпоночные фрезы. Особенность работы шпоночной фрезы заключается в том, что она фрезерует шпоночный паз в несколь­ко проходов как в одну, так и в другую сторону, причем в конце каждого прохода осуществляется вертикальная подача. Для

обеспечения жесткости длину рабочей час­ти делают равной трем диаметрам фрезы при диаметре сердцевины до 0,3 диаметра фрезы. Конструктивное оформление тор­цовых зубьев приведено на рис. 2.38,г. Фрезы выполняют с прямыми или винтовыми канавками, цилиндрическим или ко­ническим хвостовиком, с двумя зубьями, причем один торцовый зуб делают равным половине диаметра фрезы, а второй стачи­вают у оси фрезы.

Пазовые фрезы выполняют с прямым зубом, расположенным на цилиндрической поверхности. Для увеличения размерной стойкости на боковых сторонах оставляют фаски f—1...2 мм с углом в плане Ф=0 (рис. 2.38,d), затем затачивают под углом φ= 1...2°. Фрезы быстро теряют размер по ширине, поэтому для обра­ботки пазов целесообразно применять составные фрезы, регулируемые по ширине с помощью прокладок. Для перекрытия зубьев обе половинки соединяют в замок (рис. 2.38,е).

Угловые фрезы могут быть одноугловыми, т. е. с одной образующей, распо­ложенной под углом по отношению к оси фрезы, и двухугловыми, имеющими две начальные образующие, расположен­ные под одинаковыми или различными углами φ.

Фрезы прорезные и отрезные применяют для разрезки заготовок. Изготовляют Их цельными, диаметром 20—315 мм и шири­ной 0,2—6 мм (см. рис. 2.38, ж) или сборными (см. рис. 2.38,з), оснащенными сегментами.

Сборные конструкции фрез • обеспечи­вают значительную экономию быстрорежу­щей стали и снижение эксплуатационных расходов из-за возможности многократно­го использования корпуса и замены но­жей после их изнашивания. Большое влия­ние на эффективность конструкции сбор­ных фрез имеет способ крепления зубьев. Наиболее простым и надежным способом крепления для фрез из быстрорежущих сталей является применение рифлений обеспечивающих компактность крепления и возможность размещения значительного числа зубьев.

Вариантов конструктивного оформления креплений много. На рис. 2.40 приведены наиболее часто применяемые. В конструкции, приведенной на рис. 2.40,а, нож и паз имеют угол 5° при расположении рифлений вдоль ширины ножа. Нож забивают в паз. Данный способ позволяет регулиро­вать высоту зуба путем выдвижения на несколько шагов рифлений, но не обеспе­чивает восстановление вылета ножа отно­сительно торца фрезы. Для регулирова­ния и восстановления вылета ножа по диаметру и относительно торца применяют для крепления клин (рис. 2.40,б,в). В тех случаях, когда требуется восстановле­ние диаметра и одновременно вылета ножа относительно торца корпуса, применяют нож двойной клиновидности (рис. 2.40,г). Ножи с рифлениями применяют на диско­вых двух- и трехсторонних фрезах (рис. 2.40,д) диаметром 80—160 мм, цилиндри­ческих фрезах диаметром 75—110 мм (рис. 2.40,е) и торцовых фрезах диаметром 80—250 мм (рис. 2.40,ж).

Твердосплавные фрезы широко приме­няют в машиностроении, так как они обес­печивают резкое повышение производи­тельности труда и возможность обработки современных конструкционных материа­лов, которые не могут быть обработаны фрезами из быстрорежущих сталей. По конструкции фрезы из твердых сплавов могут быть монолитными, составной и сборной конструкции. Монолитными де­лают дисковые и концевые мелкоразмер­ные фрезы. Их изготовляют либо методом прессования в специальных пресс-формах, либо делают из пластифицированных заготовок. Во ВНИИинструмент создан автомат для прессования концевых фрез производительностью до 60 заготовок в час, причем заготовки имеют винто­вые зубья. и центровые отверстия для последующего шлифования и заточки. По внешнему виду они не отличаются от концевых фрез из быстрорежущей стали. При применении пластифицированных заго­товок их подвергают после прессования предварительному спеканию, а затем механической обработке резанием ин­струментом из быстрорежущей стали. После обработки базовых поверхностей и нарезания зубьев заготовки поступают на окончательное спекание, после чего их шлифуют и затачивают.

Составной конструкции делают конце­вые фрезы диаметром от 20 до 50 мм, причем их оснащают либо коронками (рис. 2.42,а), либо винтовыми пластинами (рис. 2.42,6). Цилиндрические фрезы оснащают винтовыми пластинами (рис. 2.42,в).

Особенно широкое распространение по­лучили сборные твердосплавные фрезы, оснащенные многогранными пластинами. Эти фрезы отличаются высокой эффектив­ностью, так как обладают высокими проч­ностью и надежностью, не требуют перето­чек и обеспечивают многократное исполь­зование корпусов. Применяют точные пластины классов допусков А и F с целью минимального биения режущих кромок. Конструкции фрез, оснащенных много­гранными пластинами, отличаются боль­шим разнообразием. Конструкции конце­вой и дисковой фрезы приведены соответственно на рис. 2.42,г, д. Они оснащены пластинами с задними углами, равными 11°. На рис. 2.42, е, и приведены конструк­ции торцовых фрез. В корпусе 1 фрезы (рис. 2.42,е) имеются пазы с установлен­ными державками 6, имеющими штифты 7. На штифты свободно устанавливают пластины 8. На кольце 2 со ступенча­тыми отверстиями для зажимных винтов устанавливают пружины 3, которые через шайбу 4 и виит 5 прижимают пласти­ны 8 к опорным фаскам иа кольцевой выточке 9 корпуса 1. Форма кольцевой

выточки соответствует форме пластин. Окончательно пластины крепят винтом 5. Для замены и поворота пластин ослабляют винт 5 и, нажимая на него, сдвигают дер­жавку б, обеспечивая свободный съем пластины. Конструкция разработана во ВНИИинструменте.

На рис. 2.42 ,ж приведена конструкция ступенчатой фрезы. Такие фрезы приме­няют при снятии больших припусков в условиях недостаточной мощности и виб­роустойчивости станков. Фреза снабжена дополнительным кольцом 5 с пазами подпластину и внешней ступенчатой конусной поверхностью. Аналогичные пазы и внут­реннюю ступенчатую поверхность имеет корпус 2. Ножи 3 и 4 имеют различные диаметры и различную высоту установки. На кольце 1 имеются ступенчатые отвер­стия для крепежных винтов и пружины.

В конструкции фрезы, приведенной на рис. 2.42,з, применены вставка 3 и упор 5, обеспечивающие базирование пластин 2 по трем точкам. Корпус 1 имеет прямолинейный паз с разьбовыми отвер­стиями для крепления вставки 3 и клиньев 6 и 8, причем клин 6 служит для креп­ления пластины 2, а клин 8~ для крепле­ния упора 5. При окончательной сборке за счет перемещения упора 5 вдоль паза обеспечивается биение пластин по торцу в пределах 0,01 мм. Лучшей техно­логичностью обладают фрезы с составным корпусом, предусматривающим приме­нение кольца с пазами и креплением плас­тин подпружиненным клином (рис. 2.42,и). Конструкция обеспечивает быстросменность пластин с помощью рычага.

 

Торцовые фрезы, оснащенные компози­том. Фрезы, оснащенные композитом различных марок, обеспечивают возмож­ность обработки закаленных до твер­дости 60—64 HRC, сталей со скоростями

резания 80—120 м/мин, подачей на оборот до 0,12 мм/об при глубине резания до 1 мм. Обработку заготовок из чугунов можно производить со скоростью резаиия до 600 м/мин. Обработка фрезами загото­вок из чугуна и сталей может заменить шлифование.

Фрезы оснащают либо многогранными пластинами из композита, либо вставками, оснащенными композитом. На рис. 2.43 приведена конструкция фрезы с механи­ческим креплением составных вставок. Ножи / расположены в корпусе 3 под углом 10° по отношению к оси фрезы и закреплены винтом 4 и втулкой 5 с угло­вой лыской. При завинчивании винта эта втулка заклинивает вставку. Винты 2 обеспечивают точность регулирования вы­лета вставок до 0,1 мм перед затачива­нием.

 

 

Наборы фрез. Наборы фрез применяют для обработки деталей, имеющих несколь­ко поверхностей с прямолинейными или криволинейными образующими. Они обес­печивают повышение точности обработки и производительности труда за счет одновре­менной обработки всех поверхностей. На­бор представляет собой (рис. 2.44,а) груп­пу фрез, подобранных по профилю и размерам обрабатываемых поверхностей деталей и закрепленных на одной оправ­ке. Наборы фрез применяют на верти­кально-фрезерных, продольно-фрезерных станках и автоматических линиях, но наи­большее распространение получили они при использовании на горизонтально-фре­зерных станках.

 

Фасонные фрезы имеют фасонную про­изводящую поверхность, на которой распо­ложены зубья. Форма и размеры произ­водящей поверхности зависят от формы и размеров обрабатываемой поверхности, кинематики процесса фрезерования и рас­положения оси фрезы относительно дета­ли. Фасонные фрезы широко используют в промышленности как на универсальных, так и на специальных фрезерных стан­ках. Они обеспечивают высокую произво­дительность, потому что сложный профиль детали обрабатывается сразу по всему периметру. Фасонными фрезами обрабаты­вают поверхности с прямолинейной нап­равляющей, винтовые поверхности, тела вращения, например шейки коленчатых валов, причем в данном случае процесс точения заменен на более производи­тельный процесс фрезерования. Фасонные фрезы применяют как затылованные, так и острозаточенные. Первые перетачивают по передней поверхности, вторые — по зад­ней поверхности по копиру с применением специальных приспособлений.

Фрезы с затылованными зубьями имеют форму задней поверхности лезвия, обес­печивающую постоянство профиля режу­щей кромки при повторных заточках по передней поверхности. Они получили ши­рокое распространение в промышленности, их применяют в основном для обработки деталей фасонного профиля. Некоторые типы фрез с затылованными зубьями стандартизованы: фрезы полукруглые с выпуклым и вогнутым профилем, фрезы пазовые, фрезы дисковые зуборезные, фре­зы червячные зуборезные и для обра­ботки шлицевых валов, резьбовые гребен­чатые и др. Кроме того, в промышлен­ности применяют большое количество фрез специального назначения, проектируе­мых для обработки специальных изде­лий.

Фрезы затылованные делят на две груп­пы: со шлифованным и нешлифованным профилем. Фрезы со шлифованным про­филем применяют в тех случаях, когда требуется высокая точность профиля де­тали, например червячные зуборезные и шлицевые, резьбовые гребенчатые.

У фрез с нешлифованным профилем после термической обработки возникают погрешности профиля, связанные с дефор­мированием как самих зубьев, так и корпуса фрезы. Кроме того, на задней поверхности зубьев имеется обезуглероженный слой. Таким образом, фрезы с нешлифованным профилем имеют не толь­ко пониженную точность, но и понижен­ную стойкость.

При переточках фрез с затылованными зубьями с передней поверхности зуба удаляется в 4—5 раз больший слой метал­ла, чем при заточке острозаточенных фрез по задней поверхности. Фрезы с затылованными зубьями имеют меньшее число зубьев по сравнению с острозато- ченными, а следовательно, они менее производительны.

 

 

Зуборезные инструменты, работающие по методу копирования и обкатки. Дисковые и пальцевые фрезы. Зубострогальные гребенки. Червячные фрезы. Зуборезные долбяки. Принцип работы инструментов, разновидности конструкций, сравнительная работоспособность.

Зуборезные инструменты, работающие с профилированием методом копирова­ния. Инструменты этой группы имеют фасонный профиль режущих кромок и об­разуют впадину зубьев колес методом ко­пирования. Конструкции этих инструмен­тов различны, но общим в их проекти­ровании является определение профиля режущей кромки.

Профиль режущей кромки этих инстру­ментов определяют в прямоугольной системе координат (рис. 3.25, а). Ось Y совпадает с осью симметрии впадины зубьев, начало координат находится на ок­ружности впадин зубьев нарезаемого коле­са. Определяем координаты произволь­ной точки М профиля режущей кром­ки, соответствующей точке профиля зубьев колеса, находящейся на окружности ра­диусом г_м:

 

 

По этим формулам может быть опре­делен профиль режущей кромки, обраба­тывающей профиль зуба колеса вне основ­ной окружности (рис. 3.25, б). У колес с числом зубьев zi<34 основная окруж­ность выходит за пределы окружности впа­дин.

Участок режущей кромки для обработки впадины внутри основной окружности следует определять исходя из условия обеспечения отсутствия интерференции об­разованной впадины с вершиной зуба со­пряженного колеса. Режущую кромку на этом участке делают прямолинейной, каса­тельной к траектории вершины зуба сопря­женного колеса при его зацеплении с нарезаемым, для которого предназначен проектируемый инструмент.

Для обеспечения правильного зацепле­ния нарезанного колеса с колесами всех чисел зубьев этот участок eg (рис. 3.25, в) строят по касательной к удлиненной эвольвенте или эквидистанте к ней, т. е. траектории вершины зуба рейки. Прямо­линейный участок образуют под углом 5° к оси симметрии режущей кромки для получения при радиальном направлении затылования достаточных задних углов. Такое построение профиля режущей кром­ки уменьшает высоту рабочей эвольвент- ной поверхности зуба нарезаемого коле­са, срезая его у окружности впадин (участок fg).

Инструменты этого вида относят к ин­струментам специального назначения. Они пригодны для обработки колес опреде­ленных размеров с определенным чис­лом зубьев. При серийном их изготов­лении для уменьшения числа необхо­димых размеров их проектируют для об­работки колес в определенном интервале чисел зубьев. Профиль рассчитывают по размерам впадины зубьев колеса с мень­шим числом зубьев данного интервала.

 

Обкатные зуборезные инструменты. Особенностью кинематики и работы обкат­ных инструментов является наличие слож­ного обкатного движения режущих кромок инструмента относительно обрабатывае­мых поверхностей заготовки. Это движе­ние создает непрерывное изменение поло­жения инструментальной поверхности, об­разуемой режущими кромками инстру­мента в процессе главного движения, относительно обрабатываемой поверхно­сти заготовки.

Главное движение D_r режущих кро­мок инструмента может быть продольно- поступательное и вращательное (рис. 3.30). Движение обката D_w обычно создается в направлении, перпендикуляр­ном к вектору скорости v главного движе­ния или близком к нему.

Движение обката D_w процесса обработ­ки образует сложное перемещение инстру­ментальной поверхности (поверхности, образуемой режущими кромками в резуль­тирующем движении D_е резания) отно­сительно обрабатываемой поверхности за­готовки. Движение обката D_w процесса обработки образуется как результат пере­мещения режущих кромок инструмента относительно обрабатываемых поверхно­стей заготовки. При этом инструмент и заготовка вращаются вокруг своих осей (движения D _wo и D_{w 1}), взаимное положе­ние которых может быть параллельным, пересекающимся и перекрещивающимся; их положение влияет на конструкцию инструмента.

При наиболее простом виде обработки методом обката инструмент и заготовка совершают согласованное вращательное движение вокруг параллельных осей (рис. 3.30, а), расстояние между которыми a₁₀ Характер движения обката опре­деляется угловыми скоростями инстру­мента ώ₀ и заготовки ώ, (рис. 3.31).

Дисковые фрезы — фасонные с зубья­ми, затылованными в радиальном направ­лении (рис. 3.26, а, б). Зубья колеса обрабатывают последовательно с периоди­ческим поворотом заготовки на угловой шаг зубьев после обработки каждой впа­дины. По конструкции и проектированию эти фрезы аналогичны описанным выше фасонным фрезам. Профили режущей кромки фрез для колес с числом зубьев z > 34 (см. рис. 3.26, б) состоят из участков: эвольвентного bk, прямолиней­ного fe по наружной поверхности фрезы, сопряженных по дуге окружности ek, не выходящей в пределы указанной выше траектории вершины зуба сопряженного колеса. У фрез для обработки колес с меньшим числом зубьев (z<34, см. рис. 3.25, в) профиль режущей кромки фрез имеет дополнительно прямолинейный учас­ток eg, расположенный под углом 5° к перпендикуляру к оси фрезы.

Серийно фрезы изготовляют наборами из восьми (А) или 15 (Б) штук каждого модуля. Фрезы набора обозначают номе­рами, они имеют различную форму про­филя режущих кромок в зависимости от числа зубьев колес, для обработки ко­торых предназначены (табл. 3.1).

Диаметральные размеры фрез зависят от высоты зубьев колеса, т. е. от модуля, ширина фрез — от ширины впадины у окружности вершин зубьев колеса; пос­ледняя зависит от кривизны профиля зубьев (числа зубьев колеса, модуля и угла профиля). На рис. 3.25, в приведен профиль зубьев фрез № 1—5¹/₂, а на рис. 3.25, б — фрез № 6—8.

 

Дисковые зуборезные фрезы изготовля­ют цельными m=1...16 мм, диаметром d_ao — 50.. 180 мм с затылованными зубья­ми Zo=14...10; сборные — с острозаточен- ными разнонаправленными зубьями т = = 8...30 мм, диаметром d_ao= 180...290 мм.

Из-за неточности профиля режущих кромок, возможной неточности установки фрезы относительно нарезаемой заготовки и несовершенства делительных механиз­мов, обеспечивающих поворот заготовки на угловой шаг при обработке колеса, при переходе от одной впадины к следующей эти фрезы не обеспечивают высокой точ­ности нарезанных колес. Их применяют при изготовлении колес невысокой точ­ности в единичном и мелкосерийном произ­водстве.

Черновые фрезы, оснащенные пласти­нами из твердого сплава, делают с прямо­линейным профилем режущих кромок (рис. 3.26, в). Для уменьшения отклонений получаемого профиля от эвольвентного и, следовательно, для уменьшения припуска, остающегося на чистовую обработку, эти фрезы делают в комплекте из двух штук и иногда с чередующимися зубьями. Углы профиля режущих кромок всех фрез с правой и левой сторон зубьев прини­мают разные, обеспечивая меньшие откло­нения получаемого профиля зубьев колеса от эвольвентного. Профили зубьев фрез для обработки колеса с числом зубьев Z₁=27 и углом профиля α=20° приве­дены на рис. 3.26, в.

Пальцевые фрезы (рис. 3.27, а) по конструкции аналогичны концевым фрезам с фасонным профилем режущих кромок. При работе ось фрезы совмещается с осью симметрии впадин зубьев нарезаемо­го колеса. Относительно нее осуществляет­ся главное вращательное движение зубьев фрезы. Фрезы крепят с помощью резь­бового соединения, базируют по точно выполненному цилиндрическому отвер­стию (пояску) на посадочной части шпин­деля станка. По сравнению с дисковыми фрезами для обработки зубьев колес оди­накового размера пальцевые фрезы имеют значительно меньшие габаритные размеры и размеры рабочей части.

Диаметральные размеры рабочей части фрезы определяются размерами впадины зубьев колеса. Из-за сравнительно малых диаметральных размеров (ширины впади­ны зубьев колеса) число зубьев этих фрез небольшое (четыре — восемь). Из-за большого изменения диаметра фрезы по высоте ее рабочей части, особенно у фрез для колес с малым числом зубьев, зна­чительно изменяются окружной шаг зубьев и толщина зубьев при постоянной ширине стружечной канавки.

Направление образования задних углов, т. е. направление затылования (рис. 3.27, б), влияет на степень изменения нормаль­ных задних углов и диаметральных разме­ров режущей части при переточках фрезы. При образовании задних углов в радиальном направлении (при затылова- нии в направлении, перпендикулярном к оси фрезы) (рис. 3.27, е) при пере­точках фрезы получаются большие измене­ния толщины зубьев колеса. Они не могут быть компенсированы перемещением фре­зы вдоль ее оси, так как при этом получаются большие искажения профиля зубьев колеса. Компенсация изменения диаметральных размеров рабочей части фрезы при ее переточках возможна у фрез с осевым направлением затылования за счет увеличения высоты впадины, но при этом методе затылования получаются малые значения нормальных задних углов на участках режущих кромок, обрабаты­вающих профиль зубьев у окружности впадин.

Для получения достаточных нормаль­ных задних углов и минимальных откло­нений формы и размеров зубьев при пере­точках фрезы затылование производят под углом 15° к оси фрезы (рис. 3.27, д). Пальцевые фрезы применяют для наре­зания колес т— 10—50 мм с прямыми, винтовыми и шевронными зубьями.

Зубострогальные гребенки. Гребенки — самый простой по конструкции обкатной инструмент в виде зубчатой рейки для нарезания зубчатых колес. Обкатное дви­жение образуется кинематикой станка. В процессе обработки гребеика совер­шает главное движение D_r по направле­нию боковых поверхностей образуемого зу­ба, при обработке прямозубого колеса главное движение параллельно оси и при обработке колес с винтовым зубом D_r наклонно к ней (рис. 3.35). Одно­временно с главным движением происхо­дит движение D_w обката гребенки и заго­товки: гребенки — продольно-поступа­тельное по направлению ее средней ли­нии, заготовки — вращательное. При этом начальная окружность заготовки колеса катится без скольжения по начальной прямой рейки (гребенки). Профиль зубьев колеса образуется огибанием его зубья­ми гребенки при совершении движений главного D_r и обката D_w. Для нареза­ния всех зубьев колеса длина гребенки должна быть больше длины начальной окружности колеса. Если применяют ко­роткие гребенки, то после образования од­ной или нескольких впадин гребенку вне зоны контакта с заготовкой возвращают в исходное положение без поворота за­готовки и обрабатывают следующую впадину или несколько впадин колеса.

Гребенка представляет собой рейку с передними ɣ_а и задними α_а углами (рис. 3.35, б). Для нарезания прямозубых колес зубья гребенки в инструментальной системе координат расположены в плос­костях, перпендикулярных к опорным по­верхностям гребенки, для косозубых и шев­ронных колес — в наклонных плоскостях.

Червячные зуборезные фрезы. Червяч­ные фрезы относят к группе обкатных многолезвийных инструментов с конструк­тивным движением обката. Режущие кром­

ки их зубьев расположены на винтовой поверхности. При работе оси фрезы и нарезаемого колеса перекрещиваются (рис. 3.45, а). При главном вращатель­ном движении фрезы D_r режущие кромки вступают в контакт с заготовкой в последовательно смещенных положениях, что в сочетании с вращательным дви­жением заготовки образует движение об­ката в процессе обработки (рис. 3.45, в). Образование обработанной поверхности зубьев заготовки происходит при профили­ровании по методу огибания (рис. 3.45, б). Винтовая поверхность, на которой распо­ложены режущие кромки фрезы,— инстру­ментальная. Она является сопряженной с требуемой поверхностью зубьев нарезае­мого колеса и с поверхностями зубьев сопряженной рейки. Эта поверхность образует витки червяка,, называемого ос­новным.

Окончательное образование зубьев ко­леса происходит в точках, удовлетворяю­щих условию o_s„=0, в которых нор­маль л. п к профилю режущей кромки проходит через полюс профилирования (рис. 3.46, б, в). Обработка зуба коле­са по длине заготовки обеспечивается перемещением фрезы в направлении па­раллельном оси фрезы, т. е. в направ­лении продольной подачи S_np.

 

Конструкция фрезы. Червячная фреза представляет собой червяк с продольными винтовыми или прямыми стружечными ка­навками для образования передних по­верхностей зубьев и затылованными зад­ними поверхностями зубьев для образова­ния задних углов. Пересечения передних поверхностей стружечных канавок и заты- лованных задних поверхностей образуют режущие кромки. Они расположены на поверхности основного червяка, сопряжен­ного с поверхностями зубьев колеса (см. рис. 3.45).

К основным конструктивным элементам червячных фрез относятся: диаметр и дли­на фрезы, диаметр отверстия, число и форма зубьев, направление стружечных канавок, геометрические параметры, раз­меры и форма режущих кромок и др. (рис. 3.47).

 

Зуборезиые долбяки. Зуборезные дол­бяки применяют для нарезания зубча­тых колес с наружными и внутренними, с прямыми, винтовыми зубьями и с наруж­ными шевронными зубьями- Долбяки име­ют вид зубчатого ' колеса с изменяю­щимся по длине зуба, смещением исход­ного контура (высотной коррекцией); контур торца зубчатого венца является режущей кромкой. Долбяки работают по принципу обката. Изменение высотной коррекции по длине зубьев долбяка обеспечивает образование задних углов на лезвиях зубьев. Долбяки образуют зубья колеса методом огибания; профиль их зубьев (образующий инструменталь­ную поверхность) является сопряженным к профилю зубьев нарезаемого колеса; для обработки колес с эвольвентиыми зубьями он тоже имеет эвольвентную форму.

В процессе обработки ось долбяка па­раллельна оси заготовки (рис. 3.37, а). Долбяк совершает возвратно-поступатель­ное движение параллельно оси нарезаемой заготовки — главное движение D_r. Кроме того, долбяк и заготовка вращаются вок­руг своих осей, обеспечивая движения об­ката D_{w 1} и D_w о, которое образует движе ние подачи режущих кромок относитель­но обрабатываемой заготовки. Главное движение и движение обката создают результирующее движение Dp, обеспечи­вающее резание и профилирование.

 

Конструктивные особенности долбяков. Сборные и составные конструкции приме­няют для крупногабаритных долбяков и долбяков с режущей частью, оснащенной пластинами из твердых сплавов. Долбяки, оснащенные твердым сплавом, применяют для обработки колес из труднообрабатывае­мых материалов. Пластины припаивают на каждый зуб (рис. 3.44, а). Предло­жена конструкция долбяков с механичес­ким креплением зубьев 2 из твердого сплава на корпусе / (рис. 3.44, б), для центрирования твердосплавных зубьев применяют специальный сепаратор 3 [29].

Ступенчатые долбяки применяют для повышения производительности. Два или три долбяка, установленные на одной оправке, предложены В. А. Евдокимовым и С. С. Петрухиным. Нижний долбяк осуществляет черновую обработку, верх­ний— чистовую (рис. 3.44, в).

Сегментные долбяки (рис. 3.44, г) работают без процесса врезания. При обычном методе обработки процесс вреза­ния зубьев долбяка в заготовку проис­ходит при движении обката (вращении) долбяка и заготовки и при радиальном сближении их осей; это занимает до 3/4 оборота колеса. У сегментных долбяков удалено несколько зубьев, что позволяет установить долбяк и заготовку на требуе­мое межосевое расстояние и обрабаты­вать без радиальной подачи только при вращательном движении обката. Такие долбяки могут быть применены для нарезания зубьев секторов и колес с малым числом зубьев (с числом зубьев, меньшим числа зубьев долбяка).

Долбяки применяют также для нареза­ния колес с внутренними зубьями. Диа­метральные, размеры таких долбяков должны обеспечить размещение долбяка внутри отверстия заготовки. Для нареза­ния колес с малым числом зубьев эти долбяки часто приходится изготовлять хвостовой конструкции. При их проекти­ровании необходимо дополнительно про­верить условия несрезания головок зубьев нарезаемого колеса при врезании (ра­диальной подаче) и провести некоторые другие проверки [42, 44, 45).

Долбяки для колес с винтовыми и шев­ронными зубьями (см. ри