Расчет дисковой зуборезной модульной фрезы

      Исходные данные

вариант модуль число н.зубьев

hf

материал

68

16

36

20

1.25

труднообр. сталь

Профилирование зубьев фрезы

Так как дисковая зуборезная модульная фреза имеет нулевой передний угол и при нарезании цилиндрического прямозубого колеса работает методом копирования, то профилирование ее режущих кромок сводится к определению формы впадин зубьев обрабатываемого изделия. Согласно ГОСТ 10996-64 профиль зуба фрезы состоит из эвольвентного, неэвольвентного участков и прямой.

Определение профиля эвольвентного участка

Радиус основной окружности

rb = 0.5 * m * z * cos ab = 0.5*16*36*cos 10° = 283.6 мм

Радиус вершины зубьев колеса

 ra = 0.5 * m * (z +2) = 0.5*16*38 = 304 мм

Радиус делительной окружности

r = 0.5 * m * z  = 0.5*16*36 = 288 мм

Радиус окружности впадин колеса

rf =  r - 1.25m = 288 - 1.25*16 = 268 мм

На эвольвентном участке профиля условно отмечаем десять точек так, чтобы выполнялось условие:

( ra + 0.5m ) > ry > rb

где ry  - радиус произвольных окружностей, проведенных через выбранные точки.

r1 = ra + 0.5m = 304 + 0.5 * 16 = 312 мм

Угол профиля зубчатого колеса на окружности r1:

a1 = arccos rb/r1 = 283.6/312 = 24.636° = 24°38’9’’

inv a1 = 0.028729

inv a  = 0.014904

где a=20° - угол профиля исходного контура.

Угол n1 определяем по формуле:

ny = (p/2z - inva + invay) / 0.017453

n1 = (p/72 - 0.019404 + 0.028729) / 0.017453 = 3.29° = 3°17’31’’

Найдем координаты точки 1:

xu1 = r1 * sin n1 = 312 * sin 3.29 = 17.9056 мм

yu1 = r1 * cos n1 = 312 * cos 3.29 = 311.486 мм

y01 = yu1 - rf = 311.486 - 268 = 43.485 мм

Расчет остальных точек производим аналогично, результаты заносим в таблицу.

 y

 ry , мм

   ay ,°

  inv ay

   ny , °

xoy = xuy

yuy , мм

  y0y , мм

 1

312 24.636 0.028729 3.29 17.906 311.486 43.485

 2

308.5 23.17 0.023577 2.99 16.129 308.078 40.078

 3

305 21.59 0.018891 2.72 14.474 304.656 36.656

 4

301.5 19.84 0.014523 2.47 13.037 301.210 33.218

 5

298 17.88 0.010504 2.24 11.688 297.770 29.770

 6

294.5 15.63 0.007011 2.05 10.523 294.311 26.312

 7

291 12.90 0.003899 1.87 9.439 290.8 22.845

 8

287.5 9.448 0.001730 1.75 8.7557 287.366 19.366

 9

284.5 4.558 0.00017 1.658 8.22 284.38 16.381

10

283.6 0 0 1.638 8.1107 283.483 15.4839

Определение профиля неэвольвентного участка.

В зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса z < 80 или  z  > 79

устанавливают два типа профилей зуба. У нас z = 36, поэтому профиль зуба состоит из дуги окружности AB, отрезка прямой  BC  и

эвольвенты CDE.

Определим координаты точек B,C,D,E.

Координаты точки B:

XB  = 8.448     YB = 6.8

Координаты точки C:

XC = 8.608     YC = 7.488

Координаты точки D:

XD  = 20.579     YD = 35.277

Координаты точки E:

XE  = 24.512     YE = 42.9952

Угол профиля участка BC:

jy0 = 12°

Координаты центра окружности:

Xc = 0    Yc = 8.656

Выбор геометрических параметров зубьев фрезы.

Задача выбора - назначить такую геометрию режущей кромки, при которой неблагоприятные участки профиля находились бы в возможно лучших условиях работы.

Значения текущих нормальных задних  углов зуба дисковой зуборезной модульной фрезы по высоте профиля переменны и для любой точки профиля фрезы могут быть определены по формуле:

anu0 = arctg (ra0/ ry0 * tg aa0 * sin jy0 )

где ra0 - радиус вершин зубьев фрезы;

        ry0 - текущий радиус зуба фрезы;

aa0 - задний угол на вершине зуба фрезы;

jy0 - передний угол профиля зуба фрезы;

Зная что aa0 = 90,  ry0 = ra0 - yB = 90 - 6.8 = 83.2,  jy0 = 12°  найдем aa0

aa0 = arctg ( tg anu0 * ry0 / ra0 * sinjy0 ) = arctg(tg3*83.2/90*sin12) = 13°

Найдем величину затылования:

Ko = tgaa0 * 2p * ra0 / z0 = tg13 * 2p * 90 / 10 = 13.05

где z0 - число зубьев фрезы.

Определение конструктивных элементов фрезы

Из таблицы выбираем.

Диаметр фрезы наружный

DA0

мм 180
Диаметр отверстия фрезы

d0

мм 50
Число зубьев фрезы

z0

10
Радиус закругления дна стружечной канавки

r1

мм 3
Угол впадины стружечной канавки b ° 22
Ширина фрезы

B0

мм 26

Дополнительные размеры:

B t

r3

c

d1

r2

d

t1

12.12 53.5 1.6 0.8 52 2.0 35 36

Глубина стружечной канавки:

Н0 = h0 + K0 + r1

где h0 < Ye - высота затыловочного профиля.

Н0 = 15 + 13.05 + 3 = 32.05

Выбор материала и технические требования.

По ГОСТ 5950-73 выбираем марку стали фрезы - 9ХС

Шероховатость обработанных поверхностей по ГОСТ 2789-73 должна быть:

    передняя поверхность - 7-й класс

    поверхность опорных торцов - 8-й класс

    поверхность посадочного  отверстия - 7-й класс

    затылованые поверхности профиля зубьев - 6-й класс.

Твердость режущей части - HRCэ   62 ... 65

Предельные отклонения наружного диаметра по H16, толщина по h12, посадочные отверстия по H7.

Допустимые отклонения:

Отклонение от радиальной передней поверхности +- 45°

Радиальное биение по наружному диаметру, относительно оси отверстия, мкм:

для двух смежных зубьев - 40 мкм

за один оборот фрезы          - 80 мкм

Биение торца в точках, наиболее удаленных от отверстия фрезы 40 мкм. Биение боковых режущих кромок зубьев в направлении нормали к прпофилю = 80мкм.

Разность расстояний от торцевых плоскостей фрезы до точек профиля, лежащих на одном диаметре, мкм = 250

Погрешность профиля ,мкм:

на участке эвольвенты = 63

на вершинах зуба и на закруглениях = 125