Фрезерование реек

Прямозубые рейки целесообразно обрабатывать на широкоуниверсальных консольно-фрезерных станках. Это объясняется тем, что эти станки имеют двухповоротную шпиндельную головку, дающую возможность придать шпинделю положение, при котором его ось располагается параллельно направлению продольной подачи стола и одновременно с этим наклонно к плоскости стола.

Для фрезерования зубьев на горизонтально-фрезерном станке требуется иметь в качестве его принадлежности приставную поворотную шпиндельную головку (рис. XI.1 и XI.2), которая позволила бы придать шпинделю такое же положение, которое допускает иметь двухповоротная шпиндельная головка широкоуниверсального станка. В обоих случаях возникает задача обеспечить точный отсчет перемещений заготовки на размер шага зубьев. Рис. XI.1. Фрезерование рейки одноугловой стандартной фрезой

Если фрезеруемая рейка коротка настолько, что позволяет использовать поперечное движение стола для отсчета перемещения заготовки на размер шага зубьев на всей ее длине, то отсчет перемещений стола на шаг может быть с достаточной точностью осуществлен по шкале индикатора, закрепленного на специальном упоре направляющих (поперечных) консоли горизонтально-фрезерного станка (например, модели 6Р82). Однако вследствие невозможности в этом случае придать шпинделю станка наклонного положения относительно плоскости стола (см. рис. XI. 1) для такого способа обработки зубьев реек требуется применение не одноугловых, а профильных дисковых фрез, специально предназначенных для фрезерования реек.

Для длинных и точных реек имеется возможность осуществлять перемещения на размер шага зубьев с помощью универсальной делительной головки. На рис. XI.2 изображена кинематическая схема настройки станка для фрезерования зубьев прямозубой рейка 8 с использованием делительной головки 6. Шпиндель 5 головки соединен сменными колесами z_а — z_d винтом 1 продольной подачи стола 7.

Движение винту подачи, а следовательно, и перемещению стола с заготовкой на требуемое расстояние передается при повороте фрезеровщиком рукоятки 3 делительной головки относительно зафиксированного защелкой 2 делительного диска 4 через коническую, цилиндрическую и червячную передачи головки и гитару сменных колес (Первая шестерня гитары z, насажена на валик, вставленный в шпиндель делительной головки). Задача настройки кинематической цепи в этом случае сводится к тому, чтобы найти такое число оборотов рукоятки 3У при котором стол переместился бы относительно фрезы 9 на размер шага рейки tn.

Необходимое для такой передачи передаточное отношение сменных колес гитары определяется по формуле iсм =Ntn/(nsх.в.)=Nmπ/(nsх.в),                (96) где N — характеристика делительной головки; m — модуль нарезаемой рейки; n — число оборотов (целое или дробное) рукоятки УДГ; sх.в. — шаг винта продольной подачи стола. Рис. XI.2. Кинематическая cxема настройки станка для фрезерования прямозубой рейки

Пример 1. Подобрать сменные зубчатые колеса для настройки станка с помощью делительной головки (N = 40) при фрезеровании рейки m=2 мм на станке с sx.в = 6 мм.
Принимаем n = 12, π≈3,1428≈22/7. По формуле (96)

Таким образом, сменные шестерни гитары будут: z_а= 50; z_b= 35; z_c= 88 и z_d = 36.

При такой настройке после прорезания каждого зуба для перемещения заготовки на размер одного шага нужно повернуть рукоятку 3 делительной головки на 12 полных оборотов.

Для косозубых реек настройку станка нужно производить с учетом угла наклона зуба рейки β. В этом случае перемещение заготовки относительно фрезы производят не на величину tn, а на осевой шаг рейки toс

t_ос = t_n/cos β = mπ/cos β.                              (97)

На этот угол β необходимо повернуть стол универсально-фрезерного станка.

Применение специальных делительных приспособлений для перемещения заготовки на размер шага оказывается более производительным, чем использование для этой цели делительной головки.

Фрезерование прямозубых реек может осуществляться с высокими точностью н производительностью на консольно-фрезерных станках с ЧПУ, например на станке модели 6Р13Ф3 с приставной шпиндельной, головкой, на которой ось шпинделя может быть расположена перпендикулярно к направлению поперечной подачи и наклонно к плоскости стола.

На рис. XI.3 для этого случая показана траектория относительного движения инструмента и заготовки в процессе фрезерования. Во всех местах изменения направления движения отмечены опорные точки, по которым задается программа. Так, точка (х₁у₂z₁) является началом рабочего хода фрезы; точка (х₁у₂z₂)  — окончанием этого рабочего хода; точка (х₁у₂z₂)  — окончанием холостого хода, перемещающего фрезу вверх, а точка (х₁у₁z₂) — окончанием холостого хода, возвращающего фрезу в начало фрезерования по горизонтальной плоскости.

Программа обработки достаточно проста, так как задаются только прямолинейные под прямыми углами перемещения, определяемые минимальным числом координат. В то же время процесс полностью автоматизирован, за исключением установки и снятия заготовок. Рис. XI.3. Траектория относительного движения инструмента при фрезеровании рейки на станке с ЧПУ