Червячная фреза для нарезания зубчатых колес

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к режущему инструменту для нарезания цилиндрических зубчатых колес. Сущность изобретения заключается в расположении зубьев по винтовой линии, при этом головки каждых трех расположенных друг за другом зубьев выполнены с различными углами среза, а именно: угол среза при вершине для среднего из трех зубьев составляет 40^o - 70^o, для предыдущего 23^o - 40^o и для последующего 70^o - 82^o, а расстояние между вершиной зуба и началом среза составляет для среднего C_ср ≅ C_m, для предыдущего зуба C_m ≅ C_пр ≅ 0,8 m и для последующего зуба C_пос ≅ C_пр, где m - модуль червячной фрезы, C - коэффициент, равный 0,25 или 0,3, выбираемый в зависимости от m. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к режущему инструменту для нарезания цилиндрических зубчатых колес.

Широко известны червячные зуборезные фрезы (ГОСТ 9324-80Е), режущие зубья которых расположены вдоль винтовой линии, имеют одинаковые размеры и профиль, а периферийные режущие зубья расположены на цилиндрической поверхности. Основным недостатком этих фрез являются: высокая неравномерность нагруженности зубьев вдоль винтовой линии фрезы; низкие стойкость, точность и качество обработанной поверхности; невозможность нарезания колес с уменьшенным числом проходов и тем более в один проход; невозможность использования фрез, изготовленных из твердосплавных материалов, а также изготовление их из менее дефицитных марок хромокремниевых сплавов; невозможность использования станков меньшей жесткости.

Основной причиной низкой стойкости является высокая неравномерность загруженности зубьев вдоль винтовой линии фрезы, а не стесненное стружкообразование, взаимодействие слоев, приводящих к более сильной деформации, сдвигу и смятию срезаемых слоев при несвободном резании, как это принято считать во всем мире.

Известны фрезы со стружкоразделительными элементами в виде срезов, взаимоперекрывающих друг друга (а. с. N 1073018). Эти фрезы имеют повышенную стойкость за счет более полного разделения срезаемых слоев и увеличенных задних боковых углов, однако их стойкость ограничивается чрезмерным уменьшением длины периферийного режущего лезвия, особенно у фрез малого модуля.

Наиболее близкой по технической сущности является червячная фреза, зубья которой расположены по винтовой линии, а на головках зубьев с каждой стороны в чередующемся по витку порядке выполнены срезы (см. а.с. СССР N 1511027, кл. B 23 F 21/16, 1989).

Недостатком такой модификации является неравномерность нагруженности зубьев вдоль винтовой линии фрезы, низкие точность и качество обработанной поверхности, неплавность фрезерования.

Существующий уровень техники требует создания червячных фрез, имеющих высокую стойкость, низкую трудоемкость изготовления, обеспечивающих высокое качество зубчатых колес, большую равномерность фрезерования и позволяющих нарезку зубчатых колес в один проход.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости фрез, плавность фрезерования путем выравнивания нагрузки на зубья фрезы, нарезание зубчатых колес с уменьшением числа проходов, а также в один проход, улучшение качества поверхности и точности обработки.

Сущность изобретения состоит в том, что червячная фреза для нарезания зубчатых колес, зубья которой расположены по винтовой линии, а на головках зубьев с каждой стороны в чередующемся по витку порядке выполнены срезы, причем угол среза при вершине для среднего из каждых трех зубьев составляет 40^o 70^o, для предыдущего 23^o 40^o и для последующего 70^o 82^o, а расстояние от вершины до начала среза выбрано по формулам: для среднего зуба C_ср C_m, для предыдущего зуба C_m≅C_пр≅0,8 m, а для последующего зуба C_пос≅C_пр, где m модуль червячной фрезы, C коэффициент, равный 0,25 или 0,3 и выбираемый в зависимости от m.

На фиг. 1 представлены профили трех зубьев червячной фрезы, зубья которой расположены по винтовой линии в соответствии с изобретением.

На фиг. 2 представлен профиль половины трех зубьев, совмещенных на одном рисунке.

Как показано на фиг. 1, каждые три зуба червячной фрезы, у которой режущие зубья расположены на винтовой линии, имеют срезы с обеих сторон головки зуба относительно его оси.

Для каждого среднего (фиг. 1б) из трех зубьев срезы у головок выполнены симметрично и одинаковыми и имеют угол среза в пределах 40^o 70^o, а начало среза находится в пределах радиального зазора, а именно расстояние C_ср от вершины зуба до начала среза выбирается из соотношения C_ср≅C_m.

Для каждого предыдущего (фиг. 1а) из трех зубьев червячной фрезы срезы у головок для данной фрезы имеют угол среза в пределах 23^o 40^o, а расстояние от вершины зуба до начала среза выбирается из следующего выражения C_m≅C_пр≅0,8 m.

Для каждого последующего (фиг. 1в) из трех зубьев срезы у головок также выполняются симметрично и одинаковыми и имеют угол среза в пределах 70^o - 82^o, а расстояние от вершины зуба до начала среза выбирается также в пределах радиального зазора C_m, но не больше чем для среднего из каждых трех зубьев, т.е. C_пос≅C_ср≅C_m.

Такое выполнение головок каждых трех зубьев, расположенных по винтовой линии червячной фрезы, позволяет перераспределять нагрузку между зубьями, обеспечить увеличение задних боковых углов, прилегающих к вершинам боковых сторон в наиболее изнашивающихся местах без изменения величины основного затылования, что приводит к более плавному нагружению вдоль винтовой линии червячной фрезы.

Работа фрезы наглядно иллюстрируется при совмещении профилей зубьев на одном рисунке, как показано на фиг. 2 (показаны половины симметричных профилей зубьев), а также на фиг. 1, где: α^o_1co, α^o_2co, α^o_3co соответственно углы среза для предыдущего, среднего и последующего из каждых трех зубьев, расположенных по винтовой линии. Из рисунка видно, что в каждой тройке зубьев, расположенных по винтовой линии, один из зубьев (предшествующий) режет по профилю "a b c c", другой (средний) зуб режет по профилю "a b d d", а третий (последующий) по профилю "a b e e". Таким образом, головки зубьев, идущих друг за другом, облегчают резание последующему, как бы подготавливая ему проход с наименьшей нагрузкой. Кроме того, на этом рисунке показан пример выполнения радиуса при вершине для предыдущего зуба.

Испытания предлагаемых фрез показывают, что коэффициент неравномерности нагрузки на каждый зуб уменьшается по сравнению с обычной фрезой.

Предлагаемая фреза может содержать четное или нечетное количество реек, один или несколько заходов.

Трудоемкость изготовления фрез предлагаемой конструкции практически одна и та же и не выходит за пределы 5% от трудоемкости обычных фрез, если делать радиусы при вершине зуба предлагаемой фрезы. Если же радиусы сопряжения у новых фрез не делать, особенно у фрез малого и среднего модуля, то стоимость этих фрез и их трудоемкость остается неизменной.

Формула изобретения

Червячная фреза для нарезания зубчатых колес, зубья которой расположены по винтовой линии, а на головках зубьев с каждой стороны в чередующемся по витку порядке выполнены срезы, отличающаяся тем, что угол среза при вершине для среднего из каждых трех зубьев составляет 40 70^o, для предыдущего 23 40^o и для последующего 70 82^o, а расстояние от вершины зуба до начала среза выбрана по формулам: для среднего зуба С_ср C·m, для предыдущего зуба C·m≅C_пр 0,8m, а для последующего зуба С _пос≅ С_пр, где m модуль червячной фрезы, С коэффициент, равный 0,25 или 0,3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2