Дисковые фрезы для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями на станке модели 5П23

Станки для нарезания прямозубых конических колес методом обкатки, работающие двумя дисковыми фрезами, отличаются высокой производительностью, во-первых, вследствие применения вращающегося многорезцового инструмента, позволяющего работать с высокими скоростями резания, а во-вторых, потому, что нарезание производится обычно из целой заготовки без предварительной прорезки. Основываясь на имеющихся отечественных и иностранных данных производительность (при точности нарезания колес по 2—3-му классу) повышается в 3—5 раз по сравнению с зубостроганием.

Зубчатые колеса, нарезанные рассматриваемым способом, могут иметь простую или бочкообразную форму зубьев, в зависимости от типа применяемых фрез.

Станок 5П23 предназначен для нарезания конических зубчатых колес небольших размеров (наибольший диаметр 125 мм).

Каждая из двух одновременно работающих фрез (фиг. 108) представляет собой диск 1 с пазами, в которых крепятся резцы 2.

(фиг. 108)

Диаметр фрезы по вершинам резцов равен 150 мм. По мере заточки диаметр фрез немного уменьшается в результате наличия заднего угла резцов Г_u=12°. Режущие кромки резцов расположены радиально или с углом поднутрения δ. Передние поверхности резцов затачиваются под углом Δ_u, который при обработке стальных зубчатых колес принимается равным 20°.

Задний угол на боковой поверхности можно определить по формуле tg γ_u=tg α tg Г_u при α=20° и Г_u=12°, γ_u=4°27’. Число резцов равно 12. Ширина носика резцов берется из тех же соображений, что и для строгальных резцов, т. е. равной 0,4 m.

Если режущие кромки резцов лежат в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, то зубья будут иметь обычную — не бочкообразную форму, так как режущие кромки при вращении фрезы образуют плоскость, совпадающую с поверхностью зуба плоского производящего колеса. Если же придать резцам угол поднутрения δ, то при вращении фрезы режущие кромки образуют коническую поверхность и нарезаемые зубья получат бочкообразную форму. Для выяснения влияния угла поднутрения δ на степень бочкообразности зубьев рассмотрим фиг. 109.

(фиг. 109)

В сечении плоскостью О’Н’, проходящей через центр фрезы, режущая кромка должна совпадать с прямолинейным профилем зуба производящего колеса. Для этой цели ось шпинделя станка необходимо наклонить дополнительно на угол δ поднутрения фрезы, т. е. так, чтобы ее ось составляла с осью люльки угол α+δ.

Сечение конической поверхности, образуемой режущими кромками резцов плоскостью C’G’, проходящей на расстоянии В от средней плоскости О’Н’, представляет собой гиперболу CG, а прямая ОК будет ее ассимптотой. Уравнение ассимптоты в системе координат XOY имеет вид

у=х tg δ,

а уравнение гиперболы

у₁=А/В √В₂+х₂,

где

А=ЕF; В=O’C’=OF;

A/B=tg δ;

следовательно,

y₁=tg δ√B²+x²

Степень бочкообразности зуба определяется величиной отвода на концах зуба. Эту величину можно считать равной ΔS=MN=y₁—у. Подставив сюда полученные выше значения у и у₁ получим

ΔS=tg b (√B²+x²—x) (4.1)

Это уравнение показывает, что степень бочкообразности зависит от расстояния х, т. е. несколько различна для различных точек по высоте зуба. Практически, однако, высота зуба мала по сравнению с радиусом фрезы и, следовательно, для практических расчетов можно принять х=r_u. Кроме того, из фигуры следует, что В≈0,5b. Подставив эти значения в уравнение (4.1), будем иметь

ΔS=tg δ (√b²/4+r_u²—r_u) (4.2)

Для станка 5П23 r_u=75 мм.

По приведенной формуле, зная угол поднутрения фрезы, можно определить величину отвода ΔS или, задавшись определенной величиной отвода, спроектировать фрезы с соответствующим углом поднутрения.

Можно вывести более простую, приближенную формулу для определения величины отвода ΔS, определив радиус кривизны зуба ρ, равный радиусу кривизны конической поверхности, образуемой режущими кромками резцов:

ρ≈r_u/sin δ

Кроме того, можно написать

(ρ—ΔS)²+(b/2)²=ρ²

или

ρ²—2ρΔS+ΔS²+b²/4=ρ²

Отбросив малую величину ΔS² и сократив, получим

ΔS=b²/8ρ=b² sin δ/8 r_u (4.3)

Если b=8m и r_u=75 мм, то

ΔS≈0,1m² sin δ (4.4)

На основании имеющегося опыта можно рекомендовать для практического применения фрезы, основные параметры которых приведены в табл. 31.

Таблица 31. Основные параметры дисковых фрез, применяемых при нарезании конических зубчатых колес с прямыми бочкообразными зубьями на станке модели 5П23 (см. фиг. 108) в мм