Фрезерное дело

Фрезеруют зубья косозубых цилиндрических зубчатых колес так же, как и винтовые канавки, на универсально-фрезерных станках дисковыми или пальцевыми модульными фрезами.
Если известен диаметр Do начальной окружности зубчатого колеса и угол наклона зубьев, то шаг винтовой канавки можно определить из формулы
Угол поворота стола равен углу наклона зубьев колеса. Передаточное отношение i сменных зубчатых колес определяется по формуле. Подбор и установка сменных зубчатых колес производятся так же, как и при фрезеровании винтовых канавок. Номер дисковой модульной фрезы выбирается по табл. 23, исходя не из действительного числа зубьев, а по приведенному числу z Пр, т. е. по числу зубьев, находящихся в плоскости, перпендикулярной направлению зубьев.

Плоские (дисковые) кулачки, применяемые в токарных автоматах и других машинах, имеют участки профиля, очерченные по спирали Архимеда. На а показан кулачок, рабочий профиль которого представляет собой один полный виток спирали; размер Н называется шагом спирали. В ряде случаев профиль кулачка состоит из нескольких спиралей с разным шагом, сопряженных между собой дугами окружностей и прямыми линиями. Так, например, кулачок на рис. 240, б имеет неполную спираль 1 — 2, охватываемую центральным углом ср|, и спираль 3 — 4, охватываемую углом <р2. Расстояния hi и Ьг называют подъемом спирали на участках, соответствующих центральным углам cpj и ср2- Если известен подъем спирали h и соответствующий ему центральный угол <р , то шаг спирали Н можно определить по формуле
Обычно центральный угол, охватывающий спиральный участок, дают не в градусах, а в сотых долях полной окружности, т. е. при построении профиля кулачка из его центра проводят не 360 лучей (360°), а 100 лучей.
В большинстве случаев фрезерование спиралей производится концевыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках, закрепляемыми в поворотном шпинделе накладной фрезерной головки. Обрабатываемый кулачок центрируют и закрепляют на консольной оправке, установленной в шпинделе делительной головки. При фрезеровании кулачков оси шпинделей фрезерной и делительной головок всегда расположены параллельно. Если шпиндель головки установлен вертикально , то передаточное отношение i сменных зубчатых колес, соединяющих винт продольной подачи стола станка с валиком привода головки, определяют по формуле
При малых значениях шага спирали Н ведущие сменные зубчатые колеса получаются настолько большими, что передача вращательного движения винта шпинделю делительной головки становится невозможной. Поэтому обработку кулачков с такими спиралями производят при наклонно установленных делительной головке и шпинделе.
Передаточное отношение i сменных зубчатых колес, соединяющих винт продольной подачи стола с валиком привода делительной головки, при наклонном положении шпинделя находят по формуле
Установив сменные зубчатые колеса для фрезерования винтовой канавки с продольным шагом Н, можно обрабатывать кулачок с несколькими спиралями, не меняя установку зубчатых колес, а только изменяя угол наклона шпинделя делительной головки и фрезы при переходе от одного участка кулачка к другому.
Если подлежащая обработке спираль ограничивает кулачок только на некотором участке и характеризуется подъемом h, то угол наклона шпинделя делительной головки определяется по следующим формулам: для спирального участка, ограниченного центральным углом, Длина режущей части фрезы должна быть больше толщины кулачка.

1. Неправильное направление винтовой канавки. Причина — неправильно установлены сменные зубчатые колеса гитары (не поставлено промежуточное зубчатое колесо или, наоборот, его надо снять).
2. Неправильный шаг винтовой канавки. Причина — неправильно подобраны сменные зубчатые колеса или неверно установлены (перепутаны местами) ведущие и ведомые зубчатые колеса.
3. Количество канавок не соответствует числу, указанному на чертеже. Причина — неправильно произведено деление.
4. Неравномерный шаг канавок. Причина — небрежность в отсчетах при делении.
5. Неправильный профиль или размеры канавок по ширине и глубине. Причина — неправильно выбрана или
установлена фреза по глубине или в поперечном направлении, не точен отсчет угла поворота стола.
6. Низкий класс чистоты обработанной поверхности. Причина та же, что и при обработке многогранников и канавок.

Рейку можно рассматривать как участок венца зубчатого колеса при бесконечном увеличении его диаметра.
Отсчет перемещения стола при обработке зубьев коротких и неточных реек можно производить по лимбу винта продольной подачи. Для отсчета перемещений стола при фрезеровании зубьев длинных и точных реек следует пользоваться универсальной делительной головкой или специальным приспособлением.
При фрезеровании зубчатых реек ось дисковой модульной фрезы с помощью специальной поворотной головки (см. рис. 242) для фрезерования зубьев зубчатых реек устанавливают перпендикулярно шпинделю горизонтально- или универсально-фрезерного станка.
Перемещение стола при переходе от обработки одной впадины к другой между прямыми зубьями рейки должно быть равно шагу между зубьями, измеренному параллельно оси рейки. Если рейка имеет косые зубья, то величину перемещения стола определяют по шагу t, величину которого вычисляют по формуле
Следует отметить, что формула (44) справедлива лишь для случая, когда стол станка повернут в горизонтальной плоскости на угол а, а ось обрабатываемой рейки параллельна оси стола. Если стол станка не повернут, а ось рейки расположена под углом к оси стола, то t=mjr-
Первое (ведущее) колесо устанавливают на валике, закрепленном в шпинделе делительной головки, последнее (ведомое) — на винте продольной подачи стола.

Требуется настроить делительную головку для нарезания зубьев цилиндрической фрезы диаметром D = 100 мм, z = 12, угол наклона винтовых канавок ш = 30°, винтовая канавка левая. Передний угол 7 = 15°+3°. Фрезерование винтовых канавок треугольного профиля следует производить двуугловыми дисковыми фрезами. В данном случае берем двуугловую несимметричную фрезу с углом 6 =55°, который складывается из двух неравных углов — большего 40° и меньшего — 15°. Меньший угол соответствует переднему углу нарезаемой фрезы. На рис. 237, а, б, показано направление вращения фрезы и обрабатываемой заготовки при фрезеровании правой и левой винтовых канавок фрез. На рис. 238 показана установка заготовки для фрезерования винтовых канавок. Обрабатываемая заготовка укрепляется на оправке в центрах делительной головки.
Последовательность обработки винтовой канавки:
1. Намечают на заготовке положение передней поверхности или всей впадины одного зуба.
2. Надевают хомутик на оправку, закрепляют заготовку, насаженную на оправку, в центрах делительной головки, и затягивают винтом хомутик.
3. Поворачивают стол на угол ш наклона винтовой канавки (ш=30°) согласно рис. 237, а. Если задан диаметр заготовки dn, шаг винтовой линии, то угол поворота стола ш определяют по
формуле tg «> = ^р .
4. Перемещают стол в поперечном направлении до тех пор, пока между столом и станиной не останется промежуток 10 —15 мм.
5. Устанавливают и закрепляют угловую фрезу и поворачивают стол в исходное положение.
6. Устанавливают угловую фрезу в диаметральной плоскости заготовки. Для этого, вращая маховичок вертикальной подачи, поднимают стол станка до тех пор, пока центр задней бабки не окажется на одном уровне с нижними режущими кромками фрезы. Затем, вращая маховичок поперечной подачи, перемещают стол в поперечном направлении до тех пор, пока острие центра задней бабки не совпадет с вершиной зуба угловой фрезы. Далее с помощью рукоятки делительной головки совмещают зуб угловой фрезы с размеченной на заготовке канавкой зуба.
7. Включают станок и с помощью рукояток вертикальной и поперечной подачи и делительной головки подводят фрезу к заготовке. Убедившись, что угловая фреза получила правильное положение для фрезерования винтовой канавки, стопорят поперечные и вертикальные салазки стола.
Фрезерование затылка зуба можно произвести той же самой двуугловой фрезой, которой была профрезерована винтовая канавка. Для этого необходимо опустить стол на такую величину, чтобы вращающаяся двуугловая фреза не касалась обрабатываемой фрезы, и переместить стол в поперечном направлении. Затем повернуть обрабатываемую заготовку на угол, равный углу между спинкой и затылком зуба (рис. 239). Затем поднять стол на такую высоту, чтобы получить заданную величину спинки зуба фрезы. Ширина затылка зубьев устанавливается методом пробных проходов. Теми же приемами, как и при обработке канавки, произвести фрезерование затылка остальных зубьев фрезы.

При фрезеровании муфт с трапецеидальными и треугольными зубьями делительная головка должна быть установлена под некоторым углом р к вертикали. Величина угла р зависит от числа зубьев муфты и угла профиля впадины f. Для муфт с трапецеидальным профилем и с симметричным треугольным профилем расчет угла шпинделя производится по формуле
дует:
1) определить величину угла и направление поворота стола станка;
2) определить число зубьев сменных зубчатых колес, обеспечивающее заданное вращение обрабатываемой заготовки.
Винтовая канавка получит правильный профиль лишь при условии, что плоскость вращения дисковой фрезы совпадает с направлением канавки. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы при фрезеровании винтовой канавки стол станка был повернут на угол наклона винтовой канавки, определяемый по формуле
В таком случае ось дисковой фрезы будет расположена перпендикулярно к развертке винтовой линии.
Угол ш поворота стола отсчитывают по градусным делениям на лимбе поворотной части стола. Более точного отсчета и не требуется, так как небольшое отклонение угла поворота стола приводит к очень незначительному изменению формы поверхности винтовой канавки. При фрезеровании винтовой канавки концевой фрезой стол станка должен быть установлен в обычном положении. При повороте стола необходимо учитывать направление винтовой канавки обрабатываемой заготовки. Для фрезерования левой винтовой канавки стол поворачивают по часовой стрелке, как показано на рис. 235, а. Для фрезерования правой винтовой канавки стол поворачивают против часовой стрелки (рис. 235, б). Если винтовая канавка левая, то установку сменных зубчатых колес производят по схеме I, если правая — по схеме I. Зубчатое колесо zi устанавливают на постоянном пальце гитары; ведомое колесо гг и второе ведущее гз — на переставном пальце; второе ведомое зубчатое колесо Z4 — на валике привода делительного диска. При фрезеровании левой винтовой канавки между колесами zi и Z2 устанавливают промежуточное зубчатое колесо zn =40. Остальные зубчатые колеса на схемах постоянные с передаточным отношением i = l.

Фрезерование торцовых зубьев муфт сцепления и торцовых зубьев режущего инструмента производят с помощью универсальных или специальных делительных головок. Заготовки закрепляют в трехкулачковом патроне головок или цанговой оправке, устанавливаемой в шпинделе головки, и последовательно фрезеруют впадины между зубьями.
Фрезерование муфт с прямыми зубьями. Фрезерование зубьев этих муфт производят дисковыми или концевыми фрезами. При этом ось шпинделя головки располагают вертикально. На показаны схемы фрезерования зубчатых муфт с нечетным и четным числом зубьев. Ширина дисковой или диаметр концевой фрезы должны равняться наименьшей ширине а впадины. На схемах стрелками показано направление подачи, а штрихованными полосами — след фрезы в процессе обработки. При фрезеровании муфты с нечетным числом зубьев можно за один переход произвести обработку двух противоположных пазов. Обрабатываемые поверхности лежат в Установка фрез относительно центра плоскостях 1—1, 2 — 2, 3 — 3 и т. д. Число переходов и соответственно поворотов муфты равно числу зубьев. Так, например, трехзубую муфту (рис. 231, а) фрезеруют за три перехода, пятизубую — за пять, семизу-бую — за семь переходов и т. д.
В противном случае останутся необработанными участки а, Ь, с и для обработки потребуется дополнительный переход. Это относится к обработке муфт как с нечетным, так и с четным числом зубьев (кулачков).
При фрезеровании муфты с четным числом зубьев, б сквозной проход фрезы невозможен и поэтому за каждый переход обрабатывается только одна сторона зуба. Следовательно, число переходов и соответственно число поворотов (делений) муфты вдвое больше числа зубьев. Так, на рис. 231, б число зубьев — четыре, а число переходов — восемь. Дисковой фрезой можно производить фрезерование зубьев муфт большого диаметра, при меньших размерах зубья дисковой фрезы будут врезаться в зубья муфты.
Обработка муфт с четным числом зубьев производится с двух установок фрезы: при переходах 1, 3, 5 и 7 фреза работает одной стороной, а при переходах 2, 4, 6 и 8 — другой. Установку фрезы производят с помощью центра таким образом, чтобы торец дисковой фрезы или образующая цилиндрической поверхности концевой фрезы лежала бы в плоскости, проходящей через ось центра. Установка фрезы 3 осуществляется по габариту 1 и щупу 2. Габарит устанавливают в отверстие шпинделя делительной головки и перед установкой обрабатываемой заготовки удаляют.

1. Неправильное число зубьев нарезанного зубчатого колеса. Причина — ошибка при делении.
2. Неравномерный шаг зубьев (зубья имеют разную толщину). Причины: небрежность рабочего при отсчете отверстий делительного круга, неправильно выбран делительный круг, рабочий не пользовался раздвижным сектором либо вращал рукоятку в разных направлениях.
3. Неправильная высота и толщина зубьев. Причина — ошибка в отсчете глубины фрезерования.
4. Профиль зубьев несимметричен относительно диаметральной плоскости. Причина — неправильная установка фрезы в диаметральной плоскости.
5. Неправильные размеры зуба по одному или нескольким из параметров: высота зуба, толщина зуба, шаг зубьев. Причина — неправильно выбрана дисковая модульная фреза либо по модулю, либо по номеру в комплекте.
6. Низкий класс чистоты обработанной поверхности профиля зубьев. Причина та же, что и при обработке канавок на цилиндрических поверхностях.

На шкале высоты головки зуба, имеющейся на зубомере, при помощи винта с гайкой 2 устанавливают размер hn.x и после этого измеряют фактическую толщину зуба перемещением губки б относительно губки 4 при помощи винта с гайкой 8. Разность между измеренной величиной и расчетной и есть величина отклонения. Оптический зубомер также предназначен для измерения толщины зуба по хорде. В корпусе прибора имеются две шкалы — вертикальная и горизонтальная. По первой устанавливают упор, а по второй определяют толщину зуба.
бомерного микрометра измеряют длину L нескольких зубьев колеса трижды в одном и том же месте, покачивая всякий раз микрометр. За действительный размер L принимают среднее значение трех промеров.
Если измеренный размер L нарезанного колеса больше допустимого, то производится дополнительная обработка колеса.
Для контроля колебаний длины общей нормали применяют нормалемер. На круглой штанге 1 прибора размещены два наконечника с параллельными плоскостями. Один из них — 4 — установлен неподвижно, другой — 3 — вместе со втулкой 2 перемещается только при настройке прибора. Наконечник 4 подвешен на пружинном параллелограмме для обеспечения параллельности губок. В процессе измерения перемещения наконечника передаются на индикатор 5. Нормалемер определяет только колебания длины общей нормали, которая не должна превышать допуска 60L до ГОСТ 1643 — 56. Настройку прибора производят по плиткам на номинальный размер.
Наладку станка для нарезания зубьев прямозубого зубчатого колеса разберем на примере.
Требуется нарезать зубья зубчатого колеса на горизонтально-фрезерном станке. Для фрезерования согласно операционной карте необходимы следующие принадлежности и инструменты: делительная головка, задняя бабка, поводковый патрон, хомутик, центр к задней бабке делительной головки, оправка требуемого диаметра для закрепления заготовки, фрезерная оправка с набором установочных колец и, кроме того, дисковая модульная фреза требуемого модуля из набора фрез; штангензубомер для контроля толщины зуба, контрольный валик, индикатор, шаблон.
Как надо установить делительную головку, заготовку и фрезу, показано на рис. 229 и 230.
показан случай фрезерования зубчатого колеса с горизонтальным расположением шпинделя делительной головки.
Оправку устанавливают в центрах делительной головки. На конец шпинделя делительной головки надевают поводковый патрон, который при помощи хомутика, закрепленного на оправке, передает вращательное движение со шпинделя головки на оправку с насаженной на ней заготовкой.
Если же конструкция детали не позволяет устанавливать ее на оправке, применяют трехкулачковый патрон.
Фрезу устанавливают в диаметральной плоскости относительно заготовки известным уже способом.
показано фрезерование зубчатого колеса с вертикальным расположением шпинделя делительной головки. Заготовка закрепляется в трех-кулачковом патроне. В этом случае необходимо выверить заготовку, например, с помощью индикатора и обеспечить биение по наружному диаметру в установленных пределах.
Порядок зубофрезерования следующий:
1. Установить упоры автоматического выключения продольной подачи.
2. Включить кнопкой «пуск» станок.
3. Установить дисковую модульную фрезу по центру заготовки в диаметральной плоскости на высоту зуба, так же как и при обработке канавок на цилиндрических поверхностях.
Установку фрезы на высоту зуба можно произвести также пробными проходами с проверкой правильности профиля зубомером или нормалемером.
4. Подвести заготовку к фрезе, включить систему охлаждения, включить механическую продольную подачу и профрезеровать первую впадину между зубьями. Проверить шаблоном профиль впадины зуба. При несоответствии профиля впадины и шаблона произвести необходимую корректировку по высоте стола.
5. Отвести стол в исходное положение, освободить шпиндель делительной головки и произвести деление. Застопорить шпиндель делительной головки и профрезеровать вторую впадину. Проверить штангензубомером толщину зуба по постоянной хорде в соответствии с формулами.
6. Произвести фрезерование остальных зубьев зубчатого колеса.
7. Выключить станок, снять оправку с обработанным зубчатым колесом и сдать на контроль.

Основные сведения о зубчатом зацеплении. Зубчатые колеса находят широкое применение в машиностроении. Зубья цилиндрических колес бывают прямыми, косыми и шевронными . На рис. 222 показаны элементы цилиндрического прямозубого колеса.
Окружность выступов De представляет собой наружную окружность заготовки зубчатого колеса. Делительная окружность da делит зуб на две неравные части — верхнюю h', называемую головкой зуба, и нижнюю h", называемую ножкой зуба. Окружность впадин О проходит по основанию впадин зуба. Шагом зубьев t называется расстояние между одноименными (правыми или левыми) боковыми поверхностями (профилями) двух смежных зубьев колеса, взятое по дуге делительной окружности:
Дисковые и пальцевые модульные фрезы. Дисковые модульные фрезы предназначены для нарезания зубьев зубчатых колес методом копирования. Сущность метода состоит в том, что режущим инструментом последовательно или одновременно нарезают впадины зубчатого колеса, причем профиль инструмента должен точно соответствовать контуру этих впадин. Нарезают зубья на специальных зуборезных станках, а также на горизонтально- или универсально-фрезерных станках с помощью делительной головки. В последнем случае, после того как профрезеруют одну впадину между зубьями зубчатого колеса, заготовку поворачивают на — оборота (z — число зубьев нарезаемого зубчатого колеса) и т. д. Дисковыми фрезами нарезают зубья зубчатых колес 9 — 10-й степени точности. На рис. 223 показаны дисковая модульная фреза (ГОСТ 10996 — 64). Дисковые модульные фрезы изготовляют с за-тылованным зубом и передним углом f = 0. Форма впадины двух зубчатых колес одного и того же модуля, но с разным числом зубьев неодинакова. Поэтому для каждого зубчатого колеса одного модуля, но с разным числом зубьев следовало бы иметь свою дисковую модульную фрезу, но практически это неприемлемо. Установлены комплекты дисковых модульных фрез, в которых каждая фреза данного модуля может быть использована для нарезания зубчатых колес с определенным числом зубьев. Профиль зуба фрезы комплекта рассчитывается по наименьшему числу зубьев зубчатого колеса в данном интервале.
По ГОСТ 10996 — 64 принято три комплекта дисковых модульных фрез из 8, 15 и 26 шт. Комплект из 8 шт. применяется для нарезания зубьев зубчатых колес с модулем до8 мм, комплект из 15 шт. — для колес с модулем 9—16 мм и комплект из 26 шт. — для колес с модулем свы ше 16 мм. Для нарезания прямозубых зубчатых колес фрезы выбирают по табл. 22 с учетом числа зубьев колеса.
Пример. Подобрать дисковую модульную фрезу для нарезания прямозубого зубчатого колеса: т = 5 мм, z=72 — из комплекта с числом фрез, равным 8.
То табл. 22 при z=72 и т = 5мм требуется фреза № 7.
Пальцевые модульные фрезы (рис. 224) применяют для нарезания прямых, косых и шевронных зубьев на заготовках зубчатых колес больших модулей (больше 8 мм) в условиях единичного и мелкосерийного производства. Черновая пальцевая модульная фреза отличается от чистовой наличием струж-коломательных канавок. После чернового фрезерования зубьев оставляют припуск на чистовую обработку.
Контроль толщины зуба. По стандарту для каждой степени точности установлены три группы норм:
нормы кинематической точности колеса;
нормы плавности работы колеса;
нормы контакта зубьев.
Контроль параметров цилиндрических зубчатых колес осуществляется с помощью специальных приборов для каждой из указанных трех групп норм.
Для контроля толщины зуба по хорде применяют кромочный и оптический штангензубомеры. Кромочный штангензубомер состоит из двух взаимно перпендикулярных линеек 9 и 1, по которым скользят рамки 7 и 3 с нониусами. Нониусы связаны соответственно с губкой 6 и высотомером 5. Толщина зуба измеряется по шкале на линейке 9, а установка высотомера производится по шкале линейки 1.