Фрезерование червяков

Червячные передачи могут осуществляться с тремя видами цилиндрических червяков — архимедовыми, эвольвентными и конволютными. Каждый из них различается профилем зубьев.

В осевом сечении, находящемся в диаметральной плоскости, архимедов червяк имеет прямолинейный трапецеидальный профиль винтовых поверхностей (рис. X1.4, а). В этом же сечении эвольвентный червяк имеет криволинейный профиль (рис. XI.4, б). Конволютный червяк в нормальном сечении — в плоскости, перпендикулярной к винтовой линии на делительном цилиндре, — имеет прямолинейный трапецеидальный профиль винтовых поверхностей (рис. XI.4, в).

По этим обстоятельствам наиболее отвечающим правильному формированию зубьев дисковой трапецеидальной фрезой является конволютный червяк. Образование профиля эвольвентиого червяка требует применения дисковой фрезы с криволинейным профилем.

К тому же форма кривой винтовой поверхности эвольвентного червяка меняется в зависимости от диаметра делительного цилиндра dд (числа зубьев). Рис.XI.4. Профили червяков: а — архимедова в осевом сечении; б — эвольвентного в осевом сечении; в — конволютного в нормальном сечении

Фрезерование червяков архимедовых можно выполнять, применяя специальные дисковые фрезы трапецеидального профиля, однако с заведомыми отклонениями от
теоретического профиля.

Угол, образуемый боковыми поверхностями фрезы для передач с 20-градусным углом зацепления, равен 40°, для передач с 15-градусным углом зацепления он равен 30°. В настоящее время 15-градусное зацепление не применяется, однако как широко распространенное в недавнем прошлом может еще относительно часто встречаться при выполнении ремонтных работ.

Фреза закрепляется на шпинделе накладной поворотной фрезерной головки 2, располагаемом под углом 90° относительно основного шпинделя универсального фрезерного станка (рис. XI.5, а). При установке фрезы относительно обрабатываемого червяка 1 необходимо следить за тем, чтобы вертикальная линия, проходящая через середину профиля фрезы 2 и ее ось, пересекала ось червяка (рис. XI.5, б). Рис. XI.5. Фрезерование червяка

Стол, на котором установлена делительная головка с заготовкой червяка 1, должен быть повернут на угол подъема винтовой линии червяка λ. Этот угол определяется по формуле

tg λ = tk/(πd_д) = πmk/πd_д                           (98)

где t — шаг зубьев червяка (или червячного колеса в плоскости его симметрии), мм; k — число заходов червяка.

В табл.XI.1 приведены значения для поворота стола станка, равные углу λ, вычисленному для архимедовых червяков.

Таблица XI.1 Углы поворота стола универсально-фрезерного станка при фрезеровании червяков (архимедовых)

Для получения винтовой канавки червяка шпинделю делительной головки сообщается движение от ходового винта продольной подачи стола через гитару сменных колес. Передаточное отношение гитары сменных колес определяется в этом случае по формуле

i_cм = z₁z₃/(z₂z₄) = Ns_х.в./(πkm)                (99)

Произведение πkm называется ходом резьбы червяка. При расчете хода червяка необходимо учитывать, что π - число иррациональное. Поэтому подбирают такое отношение чисел зубьев сменных колес, которое давало бы минимальную погрешность при подсчете набора сменных колес. В табл. XI.2 приведены примеры приближенного подбора сменных колес по получающемуся при этом соотношению чисел; там же указаны погрешности при таком приближенном подборе.

При фрезеровании многозаходных червяков деление на заходы осуществляется методом непосредственного деления или методом простого деления.

При очень малых углах подъёма винтовой линии червяка передаточное отношение сменных колес получается настолько большим, что передача движения от ходового винта шпинделя делительной головки происходит толчками.

В случаях, когда вообще не удаётся установить набор сменных колес, соответствующий данному передаточному отношению, расцепляют червяк с червячным колесом делительной головки и соединяют винт продольной подачи станка и шпиндель делительной головки посредством сменных зубчатых колес, последнее из которых устанавливается на конце валика, закреплённого в шпинделе головки. Передаточное отношение этих колес

i=πkm/s_х.в.                                (100)

При такой настройке станка несколько усложняется операция поворота шпинделя головки при фрезеровании многозаходных червяков, так как при этом приходится расцеплять шестерни гитары. В целях получения винтовых поверхностей с малой шероховатостью фрезерование ведут с попутной подачей (рис.XI.5, б).

Пример 2. Требуется настроить станок для фрезерования дисковой фрезой червяка с модулем m=10, числом заходов k=3, диаметром начальной окружности d_t=100 мм. Характеристика фрезерного станка А=240

1. По формуле (99) определяем передаточное отношение и подбираем сменные зубчатые колеса

i_см=z₁z₃/(z₂z₄)=A/(3,14·3·10)=240/94,2≈85·45/(30·50)

Фактический ход резьбы червяка при данном наборе сменных шестерен получается равным 94,118 мм. Погрешность хода равна разности между требуемым ходом и фактически получаемым, т.е. 94,2-94,118=0,082 мм.

2. По формуле (35) определяем число оборотов рукоятки при простом делении

Выбираем делительный круг с 33 отверстиями. Поворот рукоятки осуществляется на 13 полных оборотов и па 11 промежутков (шагов) между отверстиями делительного круга.

3. Для определения угла поворота стола найдем угол подъема винтовой канавки червяка по формуле (98)

tgλ=» 10·3/100= 03

откуда угол поворота стола λ= 16° 42'.

Таблица  XI. 2 Данные для подбора сменных колес при фрезеровании червяков (архимедовых)