Как центрировать червячную фрезу: Проектирование червячных фрез в среде КОМПАС-График

Справочник зубореза. Нарезание червячных колес и шлицевых валов

НАРЕЗАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС ЧЕРВЯЧНОЙ ФРЕЗОЙ

Размеры и профиль червячной фрезы, предназначенной для нарезания червячного колеса, должны соответствовать червяку в зацеплении с которым данное колесо будет работать.
При нарезании червячных колес применяют радиальную (рис. 1, а) или тангенциальную — осевую (рис 1,б) подачу. При осевой подаче станок должен иметь тангенциальный (протяжной)
суппорт, а фреза должна быть выполнена с конусом на длине 2—2,5 витков, под углом φ = 20…25°.
На рис. 1 показано направление вращения фрезы и заготовки при нарезании зубьев правозаходными фрезами. В случае применения левозаходных фрез направление вращения заготовки
изменяют на противоположное.
Для отделки червячного колеса применяют фрезу-шевер, представляющую собой червяк с режущими кромками по боковой поверхности его витков.
При нарезании червячных колес необходимо точно установить фрезу относительно заготовки. При этом ось фрезы должна быть расположена горизонтально (нулевые4штрихи на шкалах
суппорта и салазок совпадают) и должна находиться в главной плоскости нарезаемого колеса, т. е. в плоскости, проходящей через его середину (рис. 2).
Положение суппорта контролируется плитками (концевыми мерами), размер которых определяется по формуле b = А — d/2, где А — расстояние от главной плоскости до базового торца;
d — диаметр контрольной оправки, установленной в шпинделе станка. При установке фрезерные салазки надо перемещать в вертикальном направлении
до соприкосновения контрольной оправки с мерной плиткой.

Рис. 1. Схема нарезания червячных колес:

а — с радиальной подачей; б -с тангенциальной подачей

Нарезание колес с применением радиальной подачи.

Включают механизмы станка, приводящие во вращение фрезу и стол с нарезаемой заготовкой и обеспечивающие радиальную
подачу стола на фрезу (или колонки с фрезерными салазками). Вертикальную подачу выключают, гитара дифференциала не работает. Перед нарезанием колес настраивают гитары
скоростей, подач и деления, причем гитары скоростей и деления настраивают так же, как для нарезания цилиндрических колес, а для настройки гитары подач выводят формулу
настройки исходя из кинематической схемы станка, например, мод. 5К324. За один оборот стола винт В горизонтального перемещения стола (шаг 10 мм) должен обеспечить радиальную
подачу Sp (мм/об).

Уравнение кинематической цепи

откуда

По рассчитанному значению iпод подбирают сменные колеса при заданной подаче или непосредственно по таблицам, имеющимся на станке.

Рис. 2. Схема установки фрезы относительно нарезаемого червячного колеса при расположении базового торца:


а — сверху; б — снизу;

1 — подставка; 2 — заготовка; 3 — контрольная линейка; 4 — мерная плитка; 5 — контрольная оправка; 6 — главная плоскость червячного колеса; 7 — стол станка

Фрезу и заготовку сближают до тех пор, пока расстояние между их осями не станет равным заданному в чертеже межосевому расстоянию нарезаемой червячной передачи.
Устанавливают упор для автоматического выключения подачи при получении требуемой высоты зуба (т. е. заданного расстояния между осями инструмента и обрабатываемого колеса).
Нарезание колес с применением тангенциальной передачи. Вместо обычного суппорта на салазках станка устанавливают тангенциальный суппорт. Работают механизмы, приводящие
во вращение фрезу и стол с заготовкой и обеспечивающие тангенциальную подачу.
Вращение стола должно быть связано с вращением фрезы для получения нужного числа зубьев и с тангенциальной подачей фрезы, которая сообщает столу дополнительный поворот,
пропорциональный величине подачи. Следовательно, должны быть настроены гитары скоростей, деления, подачи и дифференциала.
Сменные колеса гитар скоростей и деления подбирают так же, как и при нарезании косозубых цилиндрических колес.

Формулы для настройки гитар подач и дифференциала имеют следующий вид:

где sт — тангенциальная подача, мм/об; k — число заходов фрезы; т — осевой модуль нарезаемого колеса, мм; с2 и с3 — коэффициенты, зависящие от кинематики данного станка и
суппорта.

Значения коэффициента с3 для некоторых станков приведены в табл. 1.

табл. 1. Значения коэффициента с3 для настройки гитары дифференциала при нарезании червячных колес с помощью тангенциального суппорта

По найденным значениям iпод и iдиф подбирают сменные колеса. Сменные колеса гитары подач могут быть также подобраны при заданной подаче по имеющимся на станке таблицам.
Рекомендуемые режимы резания при нарезании червячных колес червячными фрезами указаны в табл. 2. Основное (в мин) время, необходимое для нарезания червячных колес,
определяют по формулам.

табл. 2. Режимы резания при нарезании червячных колес червячной фрезой (обрабатываемый материал — бронза HB 120—180, чугун HB 170—250)

При нарезании с радиальной подачей


T0 = [(h+ 0,8m)*z]/(n*sp*k) ;

при нарезании с тангенциальной подачей


T = L*z/(n*sт*k2)

где h — высота зубьев колеса, мм; n — частота вращения фрезы, об/мин; z — число зубьев нарезаемого колеса; L—длина хода фрезы в направлении подачи, мм.

Формулы для определения хода фрезы в направлении подачи с учетом перебега, равного 5 мм:

при нарезании за один проход

L = (0,11z+ 7,5) m + 5


при нарезании за два прохода:

первый L = (0,11z + 6) т + 5


второй L = (0,11z + 4,4) т + 5

НАРЕЗАНИЕ ШЛИЦЕВЫХ ВАЛОВ

Наибольшее распространение имеют шлицевые соединения с эволь-вентной и прямоугольной формой зубьев. Центрирование шлицевых соединений может быть по наружному или
внутреннему диаметру либо по ширине шлицев.

Зубья шлицевых эвольвентных соединений аналогичны зубьям обычных прямозубых передач и отличаются от них размерами. Их нарезают так же, как и обычные зубчатые колеса.

Шлицевые прямозубые валы нарезают методом обкатки на шлице-фрезерных и зубофрезерных станках.

При нарезании шлицевых валов механизмы шлицефрезерных станков должны обеспечить вращение фрезы и нарезаемого вала и подачу фрезерного суппорта вдоль оси нарезаемого
вала. Для этого служат кинематические цепи станка: скоростная цепь от электродвигателя к фрезерному шпинделю; делительная цепь, связывающая вращение фрезы и
нарезаемого вала для обеспечения заданного числа шлицев; цепь подачи, связывающая осевое перемещение суппорта с вращением нарезаемого вала. Настройке подлежат
гитары скоростей, деления и подач.

Шлицефрезерные станки (табл. 4) подобны горизонтальным зубофрезерным станкам, но более просты по конструкции и кинематике,
в частности они не имеют дифференциальной цепи, необходимой в зубофрезерных станках, для нарезания косозубых колес.

табл. 4 Технические характеристики шлицефрезерных станков.

Для каждого размера диаметра вала и числа шлицев требуется отдельная фреза. Червячные шлицевые фрезы (рис. 6) по конструкции подобны червячным фрезам для
цилиндрических колес и отличаются от них лишь формой профиля зубьев.

Рис. 6. Шлицевые фрезы:


а — без усиков; 6 — с усиками

Шлицевые фрезы бывают обычные без усиков, с усиками и с удлиненным зубом. Фрезы с усиками применяют для обработки валов при центрировании по внутреннему диаметру.
Усики образуют выемку у основания зуба (см. рис. 6).

Основные размеры червячных шлицевых фрез и число допускаемых переточек приведены в табл. 5

табл. 5 Основные размеры (в мм) и число переточек чистовых червячных фрез (см. рис. 6) для шлицевых валов с прямобочным профилем

Примечание. Допускаемый износ по задней поверхности фрезы при чистовой обработке 0,2-0,4 мм; при черновой — 0,6 — 0,8 мм.

Шлицевые фрезы перетачивают по передней поверхности. При расчете числа переточек допускаемую толщину стачиваемого слоя принимают равной 2/3 ширины зуба,
а слой, снимаемый при одной переточке, 1 мм.

Режимы резания при нарезании шлицевых валов червячными шлицевыми фрезами из быстрорежущей стали приведены в табл. 6. Усики являются слабым местом фрезы,
поэтому подачи и скорости резания для фрез с усиками принимают меньшими, чем для фрез без усиков.

табл. 6 Режимы резания при нарезании прямоугольных шлицев червячными фрезами (обрабатываемый материал — углеродистая и легированная сталь HB 190)

табл. 7 Глубина врезания червячных шлицевых фрез

Зубофрезерование методом обката без подачи СОЖ

Зубофрезерование цилиндрических колес, проведенное методом обката без применения СОЖ, демонстрирует ряд преимуществ, среди которых высокая производительность, точность и экологичность.

Наибольшее распространение в производстве термически не упрочненных цилиндрических зубчатых колес внешнего зацепления получило зубофрезерование червячными фрезами методом обката. Условия обработки при обкатном зубофрезеровании значительно отличаются от условий обработки, характерных для зубопротягивания, зубодолбления, зубошевингования и других методов.
Наряду с высокой универсальностью метод обкатного зубофрезерования характеризуется значительной трудоемкостью при большом объеме удаляемого металла и сложных условиях резания, когда затруднено образование стружки главной и вспомогательными режущими кромками зубьев червячной фрезы. Поэтому технические решения, направленные на повышение производительности обкатного зубофрезерования, надежности процесса и его экономической эффективности, являются актуальными для промышленного производства.
Цилиндрические колеса внешнего зацепления нарезают на зубофрезерных станках червячными фрезами с исходным контуром производящей зубчатой рейки. Эвольвентный профиль зубьев колеса образуется режущими кромками фрезы с прямолинейным или модифицированным профилем в результате их взаимного обката [1].
При зубофрезеровании зубья червячной фрезы 3 образуют с обрабатываемой заготовкой 1 винтовое станочное движение, выполняемое узлами станка (рис. 1). При этом образуется трехкомпонентная стружка 2, у которой средняя часть во впадине зубьев имеет максимальную толщину.
Наибольшее распространение получили методы зубофрезерования червячной фрезой с осевым (рис. 2), радиально-осевым и диагональным движениями подачи, а также зубофрезерование за два рабочих хода [2].

Рис. 1. Схема нарезания зубьев червячной фрезой

Рис. 2. Схема обкатного зубофрезерования червячной фрезой 1 заготовки зубчатого колеса 2: So — осевая подача; φ — угол поворота фрезерной головки

В настоящее время широко применяют зубофрезерование с подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). В качестве СОЖ используют дорогостоящие минеральные и синтетические масла. Испарения, возникающие при использовании масел, не совместимы с окружающей средой, так как содержат хлор, тяжелые металлы и ароматические углеводороды. Зубофрезерные станки, на которых в качестве СОЖ используют масла, должны быть оснащены мощными установками для удаления масляного тумана, не допуская его эмиссию в окружающую среду, а также устройствами для очистки и охлаждения СОЖ.
Подача СОЖ уменьшает износ от трения, охлаждает инструмент и заготовку и отводит стружку из зоны обработки. Однако неравномерное охлаждение зубьев вызывает повышенный износ режущей кромки, первой входящей в зацепление. Снижается стойкость червячных фрез и увеличивается расход режущего инструмента. В этих условиях очень сложно добиться стабильности процесса зубофрезерования. Обычно разброс точности фрезерованных цилиндрических колес достаточно большой (7–9 степень точности по ГОСТ 1643–81), что затрудняет проведение последующих чистовых операций.
Кроме того, в последние годы значительно повысилась стоимость утилизации СОЖ, которая в цеховой себестоимости может составлять 15–20 %. В этих условиях отдельные производители цилиндрических зубчатых колес обращают внимание на обкатное зубофрезерование без подачи смазочно-охлаждающей жидкости.
С целью изучения процесса зубофрезерования без подачи СОЖ были произведены экспериментальные исследования при обработке термически не упрочненной цилиндрической шестерни (mn = 2,75 мм, z = 27, α = 20°, β = 18°, b =16 мм, d = 74,25 мм) коробки передач легкового автомобиля из легированной стали 18ХГТ.
Для операции зубофрезерования использовался современный зубофрезерный станок (dmax = 250 мм, mmax = 4,5 мм) с высокоэффективной системой управления Sinumerik 840D, повышенной статической и динамической жесткостью основных узлов, с большим диапазоном осевого перемещения фрезы (160… 320 мм). Частоты вращения червячной фрезы — 225… 3000 об/мин и стола с заготовкой — 5… 600 об/мин, а также высокая мощность привода фрезерного шпинделя 18,5 кВт позволяют применять однозаходные и многозаходные быстрорежущие или твердосплавные червячные фрезы. Общее число осей ЧПУ — шесть, в том числе — четыре одновременно управляемые оси.
В качестве инструмента применяли цельные червячные фрезы класса АА из порошковой быстрорежущей вольфрамокобольтовой стали Р9К10‑П повышенной теплостойкости (до 620°–670°C) со следующими геометрическими параметрами (m0 = 2,75 мм, α0 = 20°, da0 = 125 мм, z0 = 2, i = 15). Для обеспечения более плавного резания стружечные канавки фрезы выполнены наклонными (рис. 3).

Рис. 3. Цельная червячная фреза

Червячные фрезы были изготовлены методом горячего изостатического прессования, которое выполняют в газостатах. Газостат представляет собой сосуд высокого давления с системами подачи и нагрева газа. После загрузки капсулы с порошком быстрорежущей стали в камеру газостата ее закрывают и откачивают воздух. Затем нагревают и подают аргон. После достижения необходимых значений температуры 1 и давления 2 осуществляют выдержку, которая длится 2–3 часа. В зависимости от требований к порошковой быстрорежущей стали охлаждение и снижение давления после выдержки могут быть быстрыми и медленными (рис. 4). Горячее изостатическое прессование производят при температурах 900–2250°С и давлении 100–200 МПа [3]. Высокое газовое давление действует равномерно во всех направлениях, что обеспечивает 100‑процентную плотность порошкового материала червячных фрез и изотропные свойства прессованных материалов.

Рис. 4. Схема цикла горячего изостатического прессования
Следует отметить, что микроструктура прессованных деталей из распыленных металлических порошков отличается высокой дисперсностью и однородностью, а прессованный материал инструмента обладает повышенной прочностью и вязкостью. Исследования показали, что микроструктура кованной быстрорежущей стали Р9К10 (рис.  5а) имеет разноразмерность и неравномерное распределение карбидной фазы (светлые пятна) по сравнению с микроструктурой порошковой быстрорежущей стали Р9К10‑П (рис. 5б). Это позволяет существенно повысить стойкость червячных фрез из порошковых быстрорежущих сплавов по сравнению с кованными и успешно конкурировать им с твердосплавными инструментами.

       а)                              б)
Рис. 5. Микроструктура кованной (а) и порошковой (б) быстрорежущей стали

Важным для червячных фрез из порошковых сталей, используемых при обработке зубьев без подачи СОЖ, считается сбалансированная часть углерода, которая с одной стороны повышает твердость и износостойкость, а с другой стороны уменьшает вязкость. Это имеет решающее значение при обкатном зубофрезеровании, обусловленном входом и выходом зубьев фрезы из резания при высоких термических нагрузках.
Для повышения режущих свойств зубья червячной фрезы покрывали износостойким покрытием из нитрида титана алюминия (TiAlN) толщиной 3… 5 мкм. Такое покрытие имеет высокую твердость до HV 2700 при низкой теплопроводности и допускает максимальную температуру при резании до 800°C. Значительное содержание A₂O₃ в покрытии считается основной причиной высокой износостойкости режущего инструмента при обработке резанием без подачи СОЖ.
Для восстановления режущей способности червячных фрез после их износа производили заточку зубьев и возобновляли износостойкое покрытие, что позволяло существенно повысить стойкость инструмента.
Зубофрезерование косозубого цилиндрического колеса выполняли цельной червячной фрезой (рис. 3) с осевой подачей. Центрирование и закрепление заготовки производили в гидропластовом зажимном приспособлении за счет деформации тонкостенной эластичной втулки с твердостью HRC 52–60. Базирование заготовки осуществляли по отверстию и торцу. Под действием гидравлической пластической массы диаметр посадочной втулки приспособления увеличивался на 3–5 % и закреплял заготовку [4].
При обработке применяли попутное зубофрезерование, когда червячная фреза вращается в направлении подачи заготовки. При этом толщина стружки в начале резания максимальная, а в конце минимальная. В этом случае обеспечиваются благоприятные условия резания, зубофрезерный станок менее нагружен и работает спокойно при съеме большого объема металла. Сила резания направлена вниз и прижимает заготовку к столу станка, обеспечивая надежное ее закрепление.
При встречном зубофрезеровании направление вращения фрезы противоположно направлению подачи заготовки, толщина стружки в начале резания минимальная. Режущие кромки фрезы скользят по поверхности, выделяется большое количество тепла, обрабатываемый металл уплотняется, и стойкость фрезы снижается.
При зубофрезеровании без СОЖ очень важно, чтобы независимо от режимов резания и геометрии зубчатого колеса червячной фрезы температура заготовки не превышала 50–80°С. Для обеспечения термического баланса зубофрезерного станка при проведении исследований мощным потоком воздуха (давление 0,4… 1,0 МПа) охлаждали зону резания и удаляли образующуюся стружку.
Проведенные испытания показали, что при обкатном зубофрезеровании без подачи СОЖ со скоростью резания 135 м/мин и осевой подачей червячной фрезы Sо = 1 мм/об температура отдельных заготовок составляла 95°С (рис. 6). При увеличении подачи до 2 мм/об и 3 мм/об максимальная температура заготовок снижалась до 75°С и 60°С соответственно. Это объясняется тем, что при повышении подачи условия резания главной и вспомогательных режущих кромок зубьев фрезы улучшаются, и снижается их износ.

Рис. 6. Максимальная температура заготовок в зависимости от осевой подачи при зубофрезеровании: 1 — без подачи СОЖ; 2 — с подачей СОЖ

При обработке с СОЖ на тех же режимах резания максимальная температура заготовок во всем диапазоне подач оставалась приблизительно одинаковой и не превышала 40°С.
Для равномерного распределения износа по всей рабочей длине червячную фрезу периодически перемещают вдоль ее оси против направления вращения. Величина периодического перемещения определяется максимально допустимым износом зубьев фрезы и зависит от модуля обрабатываемого колеса и условий проведения обработки.
Формирование профиля зуба колеса 2 происходит на участке А в зоне линии зацепления 1 (рис. 7). Чтобы рационально использовать зубья по всей длине фрезы 3, необходимо определить начальное и конечное положения фрезы при работе.

Рис. 7. Схема определения начальной и конечной установок червячной фрезы

Минимальную длину фрезы на входной стороне начального положения определяют из уравнения
l1 = h’/tgα + mn/2.
Минимальная длина фрезы на выходной стороне конечного положения l2 = h’/tgα.
Общая длина осевого перемещения фрезы b1 = b2 — (l1 + l2), где h’ — высота головки зуба фрезы, α — угол профиля, b2 — длина режущей части фрезы, mn — нормальный модуль.
При зубофрезеровании с СОЖ, как правило, применяют одноцикловой способ перемещения фрезы. После обработки одной или нескольких заготовок червячную фрезу 4 из начального положения 3 автоматически передвигают вдоль оси на величину Sа в направлении к конечному положению 2 и вводят в работу не изношенные или частично изношенные зубья фрезы (рис.  8). При достижении рабочей зоны конечного положения червячную фрезу снимают со станка. Недостатком одноциклового способа перемещения является высокая термическая нагрузка на зубья фрезы.

Рис. 8. Схемы одноциклового и многоциклового перемещения червячной фрезы
С целью снижения теплонапряженности процесса при зубофрезеровании без СОЖ применяли многоцикловой способ перемещения фрезы. После обработки одной заготовки производили передвижку на величину Sм значительно большую величины Sа, используемую при одноцикловом способе. В этом случае зубья фрезы имели незначительный износ и могли быть использованы еще несколько циклов. Периодическое перемещение фрезы 4 выполняли против направления вращения заготовки 5 по стрелке 1. После достижения резания конца рабочей длины b1 в зоне 2 первый цикл 1n заканчивался, фреза возвращалась в начальное положение в зону 3 и со смещением ∆Sм начинался второй цикл 2n. Число циклов перемещений фрезы зависит от режимов резания, качества и геометрии режущего инструмента, жесткости станка и других факторов и, как правило, составляет 4–5 и более.
Проведенные исследования показали, что при зубофрезеровании без СОЖ и многоцикловом способе перемещения (Sм = 4,2 мм) стойкость червячной фрезы при допустимом износе по задней поверхности зубьев hз ≤ 0,7 мм повысилась в 1,3–1,5 раза по сравнению с одноцикловым способом (hз ≤ 0,9 мм). Точность зубьев после фрезерования без СОЖ по колебанию межцентрового расстояния составляла за оборот колеса
Fi” = 0,04–0,063 мм и на одном зубе fi” = 0,02–0,036 мм.
Для бесперебойного удаления стружки при зубофрезеровании без подачи СОЖ необходима специальная конструкция станины станка [5]. Только крутые стенки рабочей зоны станка не гарантируют надежное удаление стружки. Поэтому, кроме потока сжатого воздуха через несколько форсунок, на станке устанавливают дополнительные, чаще всего шнековые транспортеры 2 и 3, которые перемещают стружку 1 за пределы станка в магнитный транспортер (рис.  9).

Рис. 9. Схема удаления стружки при обработке без подачи СОЖ
В результате проведенных исследований удалось установить оптимальные скорости резания при зубофрезеровании червячными фрезами из порошковой быстрорежущей стали с износостойким покрытием без подачи СОЖ в зависимости от прочности при растяжении и твердости по Бринеллю обрабатываемой заготовки зубчатого колеса (табл. 1).

Рассмотренная в данной статье технология высокоскоростного зубофрезерования без подачи СОЖ предъявляет к конструкции станка особые требования. Поэтому многие производители зубофрезерных станков приступили к выпуску новых или модернизированных конструкций станков, способных производить обработку зубьев цилиндрических колес как с подачей СОЖ, так и без подачи СОЖ. Особого внимания заслуживают зубофрезерные станки фирмы «Liebherr» (Германия) модели LC 200–500 (рис. 10).

Рис. 10. Конструкция зубофрезерного станка: X1 — радиальное перемещение передней стойки; Z1 — вертикальное перемещение фрезерного шпинделя
На основании спектра заготовок в промышленности, в котором подавляющее большинство имеют детали дисковой формы, конструкция станка имеет вертикальное расположение шпинделя заготовки. По сравнению с горизонтальным вертикальное расположение шпинделя обладает преимуществами при автоматизации загрузки/выгрузки станка и точности закрепления заготовки [5].
Конструкция станины станка является абсолютно симметричной, ее высокая жесткость оптимизирована с помощью метода конечных элементов. Циркуляция охлаждающей жидкости по замкнутому контуру по каналам в станине станка обеспечивает равномерное распределение тепловой энергии и температурную стабилизацию, что обеспечивает высокую и стабильную точность изготовления зубьев. Станок имеет частоту вращения фрезы В1 500–4500 об/мин и шпинделя заготовки С2 100–400 об/мин. Угол поворота фрезерной головки А1 +/- 45 позволяет фрезеровать косозубые цилиндрические колеса с различными углами наклона зубьев.
Вертикальное перемещение кронштейна контропоры Z4 обеспечивает обработку деталей типа вала длиной до 800 мм. Одноцикловое и многоцикловое перемещение червячной фрезы V1 возможно на расстояние 200–300 мм.

Заключение

При применении зубофрезерования без подачи смазочно-охлаждающей жидкости получают следующие положительные результаты:
1. Снижается цеховая себестоимость зубофрезерования одной заготовки на 15–20 % за счет применения станков без установки для удаления масляного тумана и устройства для очистки и охлаждения СОЖ, а также отсутствия расходов на СОЖ и ее утилизацию.
2. Устраняется эмиссия хлора, тяжелых металлов и ароматических углеводородов при испарении СОЖ, что повышает экологическую безопасность окружающей среды.
3. Стабильно достигается 7–8 степень точности по ГОСТ 1643–81 и шероховатость поверхности зубьев Ra 1,6–3,2 мкм по ГОСТ 2789–73.
А. С. Калашников, д. т.н., профессор
Московского политехнического университета
[email protected]
Литература
1. Полохин О. В., Тарапанов А. С., Харламов Г. А. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа: справочник. — М.: Машиностроение, 2007. 236 с.
2. Калашников А. С. Тенденции развития зубообработки. — М.: РИТМ, 2016. — № 3. — С. 14–18.
3. Агеев С. В., Гиршов В. Л. Горячее изостатическое прессование металлических порошков. — М.: ИТО, 2015. — № 8. — С. 28–30.
4. Калашников А. С. Технология высокопроизводительного зубофрезерования цилиндрических колес. — М.: РИТМ, 2013. — № 5. — С. 44–48.
5. J. Abler, K. Felten, C. Kobialka. Verzahntechnik. Informationen fur die Praxis. — 2003. Druckerei Diet, 87474 Buchenberg. — P. 220.

Формы зубьев червячной передачи, включая пять стандартных форм, получаемых фрезерованием или шлифованием

Существует широкий выбор форм зубьев, каждая форма имеет свои достоинства и недостатки в зависимости от области применения. Несколько форм связаны с торговым наименованием. В оптимальных условиях для любого профиля зуба червячной передачи присутствует только линейный контакт, когда две шестерни конечного диаметра входят в зацепление и вращаются. В зависимости от происходящего изгиба контактная поверхность образуется только под нагрузкой и соответствующей упругой деформацией поверхностей зубьев. Вращающийся червяк развивает ряд зубчатых профилей, выдвинутых вдоль своей оси. Центральная секция имеет одинаковые углы давления с обеих сторон, но вне центра секции теряют свою симметрию. Варочная панель имеет идентичный ряд секций реек, образующих зубья червяка. Сопряженное действие такое же, как между зубчатой ​​рейкой и шестерней. Именно геометрия червяка определяет требуемый тип формы зуба.

На раннем этапе конструкция червячной передачи относилась к одной из трех групп: безроговые, однозубые (цилиндрические) и двуручные (глобоидальные). Червячные передачи без венцов имеют только точечный контакт. Зубцы не искривлены и не охватывают червя. Любая нагрузка приведет к быстрому износу, и во всех смыслах эту группу можно игнорировать. ISO предприняла первую попытку стандартизации цилиндрических червяков в 1968 году, в результате чего пять форм были стандартизированы в ISO и AGMA 6022-C93. Эти пять обозначены ZA, ZN, ZK, изготовленные с помощью фрезы, а ZK и ZI с операцией шлифования. Формы резьбы тесно связаны с производственным процессом:

• Вид механической обработки; например точение, фрезерование и/или шлифование
• Форма кромок или поверхностей режущего инструмента
• Положение инструмента относительно осевой плоскости червяка
• При необходимости диаметры дисковых инструментов или шлифовальных кругов

Боковая форма A: осевой тип с прямыми сторонами ZA — Угол образования и линия производства прямой формы лежат в одном осевом сечении. Линия резца и образующая боковой поверхности зуба червяка совпадают, разрезая ось червяка. Бок резьбы всегда представляет собой прямую линию в осевой плоскости. Трапециевидный резец имеет свою кромку, лежащую в осевом сечении, и может резать обе стороны одновременно. Форма может быть изготовлена ​​с помощью токарного станка с прямыми сторонами, фрезерована, зачищена или отшлифована. Другим методом является инверсия процесса нарезания косозубого колеса реечной фрезой. Шлифовальный круг или фреза с выпуклым профилем. В поперечном сечении профиль представляет собой часть спирали Архимеда. Торговое название, связанное с этой формой, — «Дюран».

Боковая форма N: прямолинейная в нормальной плоскости витка резьбового пространства типа ZN — прямая производящая линия и угол образования лежат в плоскости, наклоненной к оси червяка на исходный угол подъема. Хотя, как и в случае формы ZA, форма фрезы и линия зуба совпадают, в этой форме они не пересекают ось червяка. Резец устанавливают на уровне оси так, чтобы режущая грань лежала в наклонной плоскости угла в плане. Форма может быть изготовлена ​​конической фрезой/шлифовальным кругом или шлифованием. Подходящий профиль фрезы позволяет режущей кромке двигаться по касательной от одного конца грани к другому. Профили являются приблизительными из-за эффекта изменения спирали при изменении высоты резьбы. Иногда их изготавливают на токарном станке с инструментом трапециевидной формы с кромками в плоскости резания, которые соответствуют профилю пространства резьбы в плоскости, перпендикулярной базовой спирали пространства резьбы.

Боковая форма I: эвольвентный спиралевидный червяк типа ZI — Форма зуба представляет собой участки эвольвентной спиралевидной поверхности, которая является касательной к плоскости, наклоненной к осевому сечению на угол опережения и наклоненной к оси червяка на образующий угол. Эта касательная плоскость и боковая поверхность зуба червяка встречаются на прямой линии, которая является образующей боковой поверхности. Эта линия лежит в касательной плоскости к основному цилиндру.

Боковая форма K: фрезерованные геликоиды, образованные биконическим шлифовальным кругом или фрезой, выпуклые профили в осевых плоскостях. В отличие от форм A, I и N, эта форма не имеет прямолинейных образующих. Бока зуба червяка касаются двойного конуса, ось которого пересекает ось червяка под выбранным углом опережения. Линии конуса представляют собой прямые, образующие линии, которые вместе с нормалью к оси червяка образуют угол генерации. Угол расположен в плоскости пересечения, которая также содержит ось конуса. Его режут и/или шлифуют биконической прямосторонней фрезой или шлифовальным кругом. Ось инструмента наклонена к углу подъема резьбы на ее среднем диаметре. Центральная плоскость фрезы пересекает ось червяка по средней линии пространства между витками.

Форма ZC: вогнутый осевой профиль, образованный обработкой дисковой фрезой или шлифовальным кругом с выпуклым круглым профилем. В отличие от форм ZA, ZI и ZN они не имеют прямолинейных образующих. Они создаются с помощью вращающейся двояковыпуклой дисковой фрезы или шлифовального круга, аналогично созданию формы AK. Четыре размера инструмента — радиус профиля, средний диаметр, угол давления и толщина — определяют форму. Преимущество формы AK заключается в том, что можно вносить коррективы в соответствии с изменениями диаметра инструмента путем изменения радиуса и угла инструмента. Собственное название — «Cavex».

Таблица формул червячных передач

Связанные ресурсы: gears

Таблица формул червячных передач

Технические и проектные данные передач

Червячные передачи сгруппированы в два основных класса, с мелким шагом
червячные передачи и червячные передачи с крупным шагом.
1) Мелкошаговые червяки и червячные передачи обычно используются для передачи движения (линейного или вращательного), в отличие от
мощность или крутящий момент. Прочность зуба, за исключением более крупного конца диапазона мелкого шага, редко является важным фактором.
фактор; долговечность и точность, так как влияют на передачу равномерных угловых
движения, имеют большее значение.