Расчет дисковой зуборезной модульной фрезы

Исходные данные

Профилирование зубьев фрезы

Так как дисковая зуборезная модульная фреза имеет нулевой передний угол и при нарезании цилиндрического прямозубого колеса работает методом копирования, то профилирование ее режущих кромок сводится к определению формы впадин зубьев обрабатываемого изделия. Согласно ГОСТ 10996-64 профиль зуба фрезы состоит из эвольвентного, неэвольвентного участков и прямой.

Определение профиля эвольвентного участка

Радиус основной окружности

r_b = 0.5 * m * z * cos a_b = 0.5*16*36*cos 10° = 283.6 мм

Радиус вершины зубьев колеса

r_a = 0.5 * m * (z +2) = 0.5*16*38 = 304 мм

Радиус делительной окружности

r = 0.5 * m * z = 0.5*16*36 = 288 мм

Радиус окружности впадин колеса

r_f = r - 1.25m = 288 - 1.25*16 = 268 мм

На эвольвентном участке профиля условно отмечаем десять точек так, чтобы выполнялось условие:

( r_a + 0.5m ) > r_y > r_b

где r_y - радиус произвольных окружностей, проведенных через выбранные точки.

r₁ = r_a + 0.5m = 304 + 0.5 * 16 = 312 мм

Угол профиля зубчатого колеса на окружности r₁:

a₁ = arccos r_b/r₁ = 283.6/312 = 24.636° = 24°38’9’’

inv a₁ = 0.028729

inv a = 0.014904

где a=20° - угол профиля исходного контура.

Угол n₁ определяем по формуле:

n_y = (p/2z - inva + inva_y) / 0.017453

n₁ = (p/72 - 0.019404 + 0.028729) / 0.017453 = 3.29° = 3°17’31’’

Найдем координаты точки 1:

x_u1 = r₁ * sin n₁ = 312 * sin 3.29 = 17.9056 мм

y_u1 = r₁ * cos n₁ = 312 * cos 3.29 = 311.486 мм

y₀₁ = y_u1 - r_f = 311.486 - 268 = 43.485 мм

Расчет остальных точек производим аналогично, результаты заносим в таблицу.

Определение профиля неэвольвентного участка.

В зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса z < 80 или z > 79

устанавливают два типа профилей зуба. У нас z = 36, поэтому профиль зуба состоит из дуги окружности AB, отрезка прямой BC и

эвольвенты CDE.

Определим координаты точек B,C,D,E.

Координаты точки B:

X_B = 8.448 Y_B = 6.8

Координаты точки C:

X_C = 8.608 Y_C = 7.488

Координаты точки D:

X_D = 20.579 Y_D = 35.277

Координаты точки E:

X_E = 24.512 Y_E = 42.9952

Угол профиля участка BC:

j_y0 = 12°

Координаты центра окружности:

Xc = 0 Yc = 8.656

Выбор геометрических параметров зубьев фрезы.

Задача выбора - назначить такую геометрию режущей кромки, при которой неблагоприятные участки профиля находились бы в возможно лучших условиях работы.

Значения текущих нормальных задних углов зуба дисковой зуборезной модульной фрезы по высоте профиля переменны и для любой точки профиля фрезы могут быть определены по формуле:

a_nu0 = arctg (r_a0/ r_y0 * tg a_a0 * sin j_y0 )

где r_a0 - радиус вершин зубьев фрезы;

r_y0 - текущий радиус зуба фрезы;

a_a0 - задний угол на вершине зуба фрезы;

j_y0 - передний угол профиля зуба фрезы;

Зная что a_a0 = 90, r_y0 = r_a0 - y_B = 90 - 6.8 = 83.2, j_y0 = 12° найдем a_a0

a_a0 = arctg ( tg a_nu0 * r_y0 / r_a0 * sinj_y0 ) = arctg(tg3*83.2/90*sin12) = 13°

Найдем величину затылования:

K_o = tga_a0 * 2p * r_a0 / z₀ = tg13 * 2p * 90 / 10 = 13.05

где z₀ - число зубьев фрезы.

Определение конструктивных элементов фрезы

Из таблицы выбираем.

Дополнительные размеры:

Глубина стружечной канавки:

Н₀ = h₀ + K₀ + r₁

где h₀ < Ye - высота затыловочного профиля.

Н₀ = 15 + 13.05 + 3 = 32.05

Выбор материала и технические требования.

По ГОСТ 5950-73 выбираем марку стали фрезы - 9ХС

Шероховатость обработанных поверхностей по ГОСТ 2789-73 должна быть:

передняя поверхность - 7-й класс

поверхность опорных торцов - 8-й класс

поверхность посадочного отверстия - 7-й класс

затылованые поверхности профиля зубьев - 6-й класс.

Твердость режущей части - HRC_э 62 ... 65

Предельные отклонения наружного диаметра по H16, толщина по h12, посадочные отверстия по H7.

Допустимые отклонения:

Отклонение от радиальной передней поверхности +- 45°

Радиальное биение по наружному диаметру, относительно оси отверстия, мкм:

для двух смежных зубьев - 40 мкм

за один оборот фрезы - 80 мкм

Биение торца в точках, наиболее удаленных от отверстия фрезы 40 мкм. Биение боковых режущих кромок зубьев в направлении нормали к прпофилю = 80мкм.

Разность расстояний от торцевых плоскостей фрезы до точек профиля, лежащих на одном диаметре, мкм = 250

Погрешность профиля ,мкм:

на участке эвольвенты = 63

на вершинах зуба и на закруглениях = 125