ФРЕЗА ЧЕРВЯЧНАЯ СБОРНАЯ

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована при обработке цилиндрических зубчатых колес наружного зацепления.
Известна сборная червячная фреза, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая корпус с выполненными на нем продольными пазами прямоугольной формы и цилиндрическими проточками на торцах, зубчатые рейки с заплечиками на концах, посаженные на клей при температуре 320°С с последующей сушкой в печи торцевые крепежные элементы, установленные на цилиндрических проточках корпуса и заплечиках зубчатых реек и фиксирующие их в осевом и радиальном направлениях (патент РФ №51546, МПК В23С 5/20, опубл. 27.02.2006).
К недостаткам данной фрезы следует отнести ненадежность ее конструкции, являющуюся следствием неоптимального размера пространства между зубьями фрезы. При обработке заготовки стружка заполняет пространство между зубьями, пакетируется и создает нагрузку на рейку. При этом радиальная проекция результирующей данной нагрузки имеет максимальное значение. Это приводит к тому, что при обработке происходит отрыв реек от базовых поверхностей пазов корпуса и поломка инструмента.
Улучшение условий размещения стружки может быть достигнуто за счет уменьшения толщины зубчатых реек и увеличения ширины стружечной канавки. В свою очередь это сокращает число возможных переточек зубчатых реек, и снижает их механическую прочность.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности конструкции сборной червячной фрезы,
улучшение условий размещения и отвода стружки, а также исключение поломок инструмента.
Указанная задача решается тем, что в сборной червячной фрезе, содержащей корпус с выполненными на нем продольными пазами прямоугольной формы и цилиндрическими проточками на торцах, зубчатые рейки с заплечиками на концах, торцевые крепежные элементы, установленные на цилиндрических проточках корпуса и заплечиках зубчатых реек и фиксирующие их в осевом и радиальном направлениях, зубчатые рейки выполнены со скосом на торце, составляющим угол ψ с торцем рейки, который определяется зависимостью:
ψ=δ+φ-τ,
где δ - угол сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки, град.;
φ - угол наклона передней поверхности зубчатой рейки, град.,
τ - угловой шаг зубьев фрезы, град.,
при этом толщина зубчатых реек определяется зависимостью:
а0
B=(D/2)sinφ+b/2,
a0
где D - наружный диаметр фрезы, мм;
b - ширина продольного паза корпуса фрезы, мм.
Выполнение в сборной червячной фрезе зубчатых реек со скосом под углом ψ к их торцам, в сочетании с выполнением их толщиной В, связанных указанными зависимостями, позволит обеспечить оптимальный размер сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки для размещения стружки, обеспечить ее оптимальную форму для удаления стружки, а также исключить поломки инструмента.
Целесообразно толщину реек выбрать максимально возможной в зависимости от диаметра фрезы, угла наклона передней поверхности зубчатой рейки и ширины продольного паза корпуса фрезы. При этом увеличение ширины стружечной канавки обеспечивается за счет выполнения
скоса на задней стороне рейки. Угол наклона скоса выбирается таким, чтобы угол сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки превышал угол самоторможения. Это позволит исключить заклинивание стружки в стружечной канавке и обеспечить ее свободный выход из зоны резания.
Заявителю не известны сборные червячные фрезы с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - фреза червячная сборная (общий вид);
фиг.2 - вид А на фиг.1.
Фреза червячная сборная содержит корпус 1 с выполненными на нем продольными пазами 2 прямоугольной формы и цилиндрическими проточками 3 на торцах. В продольных пазах 2 размещены зубчатые рейки 4, имеющие заплечики 5 на концах. По заплечикам 5 зубчатые рейки зафиксированы в осевом и радиальном направлениях торцевыми крепежными элементами 6, установленными на цилиндрических проточках 3 корпуса 1. Зубчатые рейки 4 выполнены со скосом 7 на торце, составляющим угол ψ с торцем рейки, который определяется зависимостью:
ψ=δ+φ-τ,
где δ - угол сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки, град.;
φ - угол наклона передней поверхности зубчатой рейки, град.;
τ - угловой шаг зубьев фрезы, град.
Угол сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки δ выбирается из предпочтительного для удаления стружки диапазона 15...25°.
Толщина зубчатых реек определяется зависимостью:
a0
B=(D/2)sinφ+b/2,
а0
где D - наружный диаметр фрезы, мм;
b - ширина продольного паза корпуса фрезы, мм.
Сравним сборную червячную фрезу, выполненную без скоса на рейке, и сборную червячную фрезу, выполненную со скосом на рейке, который определяют заявляемой зависимостью.
Пример 1:
Сборная червячная фреза без скоса на рейке, имеющая следующие параметры:
Da=130 мм - наружный диаметр,
Z=15 - число зубьев фрезы,
b=10 мм - ширина продольного паза корпуса,
φ=18° - угол наклона передней поверхности фрезы.
Определяем параметры стружечной канавки:
Угол сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки δ=τ-φ=360/Z-φ=360°/15-18°=6°,
В=22 мм - толщина рейки (выбрана конструктивно для обеспечения большей ширины стружечной канавки),
N=15 - число возможных переточек.
Угол сформированной зубчатыми рейками стружечной канавки меньше величины угла самоторможения, равного 7°, что приводит к заклиниванию стружки. Уменьшение толщины рейки незначительно изменяет условия отвода стружки.
Пример 2:
Сборная червячная фреза имеет на рейке скос, составляющий угол ψ с торцем рейки, который определяется заявляемой зависимостью. Фреза имеет следующие параметры:
Da=13 мм - наружный диаметр,
Z=15 - число зубьев фрезы,
b=10 мм - ширина продольного паза корпуса,
φ=18° - угол наклона передней поверхности фрезы.
Параметры стружечной канавки:
Выполнение скоса позволяет обеспечить произвольный угол сформированной рейками стружечной канавки.
δ=15° - принятая величина угла сформированной рейками стружечной канавки. Выбор данной величины обоснован тем, что он должен быть больше угла самоторможения, равного 7°.
Определяем угол скоса на торце:
ψ=δ+φ-τ=15°+18-360°/Z=9°
Определяем толщину реек:
а0
В=(D/2)sinφ+b/2=(l30/2)sin18°+10/2=25,09
N=20 - число возможных переточек
В данном варианте при максимальной толщине реек и минимальной ширине стружечной канавки обеспечивается лучший отвод стружки. Угол стружечной канавки выбран больше угла самоторможения, а это исключает заклинивание стружки в канавке, что обеспечивает ее свободный сход при минимальной ширине канавки. Это позволяет исключить отрыв реек от базовых поверхностей корпуса и поломку инструмента. При этом толщина рейки больше по сравнению с предыдущим примером и позволяет обеспечить большее число переточек.
Процесс работы выглядит следующим образом. Фрезу, закрепленную на оправке и развернутую на угол подъема зубьев относительно направления зубьев заготовки, размещают в исходное положение. После включения главного движения резания - вращения фрезы и движения подачи - вращения заготовки фрезе сообщают движение подачи вдоль направления зубьев заготовки. Вращение заготовки и фрезы согласованное. После перемещения фрезы вдоль всей ширины зубчатого венца ее отводят.
Фреза червячная сборная может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».