Расчет дисковой зуборезной модульной фрезы

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  = 0.51636cos 10 = 283.6 мм



Радиус вершины зубьев колеса



 ra = 0.5  m  (z +2) = 0.51638 = 304 мм



Радиус делительной окружности 



r = 0.5  m  z  = 0.51636 = 288 мм



Радиус окружности впадин колеса



rf =  r - 1.25m = 288 - 1.2516 = 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:



1 = arccos rb/r1 = 283.6/312 = 24.636 = 2438’9’’





inv 1 = 0.028729

inv   = 0.014904 



где =20 - угол профиля исходного контура.



Угол n1 определяем по формуле:



ny = (/2z - inv + invy) / 0.017453



n1 = (/72 - 0.019404 + 0.028729) / 0.017453 = 3.29 = 317’31’’



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

   y ,

  inv y

   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:

y0 = 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:



nu0 = arctg (ra0/ ry0  tg a0  sin y0 )



где ra0 - радиус вершин зубьев фрезы;

        ry0 - текущий радиус зуба фрезы;

a0 - задний угол на вершине зуба фрезы;

y0 - передний угол профиля зуба фрезы;



Зная что a0 = 90,  ry0 = ra0 - yB = 90 - 6.8 = 83.2,  y0 = 12  найдем a0



a0 = arctg ( tg nu0  ry0 / ra0  siny0 ) = arctg(tg383.2/90sin12) = 13



Найдем величину затылования:



Ko = tga0  2  ra0 / z0 = tg13  2  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





22

Ширина фрезы

B0

мм

26



Дополнительные размеры:



B

t

r3

c

d1

r2



t1

12.12

53.5

1.6

0.8

52

2.0

35

36



Глубина стружечной канавки:



Н0 = h0 + K0 + r1



где h0 < Y - 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