Фрезерование цилиндрических зубчатых колес с прямым зубом

В результате изучения материала этой подтемы учащиеся должны уметь выполнять такие операции:

- устанавливать делительную головку и заднюю бабку на столе фрезерного станка;
- устанавливать и закреплять заготовки зубчатых колес на оправку и оправку в центрах делительной головки;
- выбирать фрезы соответственно модулю и числу зубьев фрезеруемых зубчатых колес;

- производить расчет числа оборотов рукоятки делительной головки методом простого деления и выбирать соответствующий круг на делительном диске; производить расчеты для фрезерования зубчатых колес методом дифференцированного деления;

устанавливать фрезу относительно оси заготовки; производить деление после каждого прохода фрезы; измерять зуб с помощью штангензубомера, пользоваться нормалемером, оптическим зубомером и зубомерным микрометром.

В начале вводного инструктажа мастер устанавливает на столе станка делительную головку и заднюю бабку, расстояние между их центрами должно соответствовать длине оправки, на которой насажена заготовка.

Мастер обращает внимание учащихся на необходимость проверки параллельности осей центров шпинделя и задней бабки делительной головки столу фрезерного станка. Проверку следует производить вместе с одним из учащихся при помощи шлифованного цилиндрического валика и индикатора. Закончив проверку, мастер устанавливает оправку с заготовкой в центры.

Из комплекта фрез одного модуля (8 шт.) надо выбрать фрезу соответствующего номера. Предположим, что необходимо нарезать колесо с 68 зубьями и модулем 3. Пользуясь таблицей (См.: Барба шов Ф. Л. Фрезерное дело), мастер предлагает одному из учащихся выбрать номер фрезы с модулем 3. Поскольку нужно нарезать 68 зубьев, то мастер следит за тем, чтобы была выбрана фреза с модулем 3 под номером 7.

Далее мастер просит другого учащегося установить оправку в шпинделе и подвеске хобота фрезерного станка и закрепить на ней выбранную фрезу, проверив ее на биение. Затем мастер предлагает проверить центр делительной головки на биение и установку заготовки в центрах.

Чтобы узнать, как учащиеся усвоили правила настройки делительной головки, мастер поручает одному из них выполнить расчеты для нарезания зубчатого колеса с числом зубьев z = 68:

т. е. штифт рукоятки надо установить против окружности делительного диска с 17 отверстиями.

Мастер объясняет учащимся, что ножки сектора следует раздвинуть на величину, равную 10 расстояниям между отверстиями, и показывает, как это сделать.

Прежде чем приступить к фрезерованию, мастер напоминает, что необходимо проверить соответствие наружного диаметра заготовки чертежу, и спрашивает, как проверить диаметр заготовки (D_e), если известны модуль и число зубьев колеса. В данном случае модуль m = 3, а число зубьев колеса 2 = 68, значит,

D_e = m (z + 2) = 3 (68 + 2) = 210 мм.

Следовательно, диаметр заготовки зубчатого колеса должен быть равен 210 мм.

Затем мастер устанавливает фрезу по центру заготовки и, подводя ее к фрезе так, чтобы они коснулись друг друга, поясняет, как устанавливается глубина фрезерования, которая должна быть равна глубине впадины зуба, т. е. 2,2 m = 2,2*3 = 6,6 мм.

Глубину фрезерования мастер устанавливает при помощи лимба на рукоятке винта и фрезерует впадину зуба методом пробных проходов. После прохода фрезы он обращает внимание учащихся на необходимость поворота заготовки для фрезерования следующей впадины и при этом спрашивает одного из учащихся, на сколько делений следует повернуть рукоятку делительной головки, напоминая, что ножки сектора помогают правильно установить рукоятку. Повернув рукоятку, он защелкивает ее штифт и переводит ножки сектора в новое положение.

После фрезерования еще одной впадины мастер просит учащихся приступить к проверке высоты и толщины головки зуба с помощью штангензубомера.

Напомнив, что высота головки зуба А = m x а, а толщина В = m x b (m — модуль зубчатого колеса, а и b — коэффициенты, зависящие от числа зубьев), мастер по таблице находит значение этих коэффициентов: а = 1,0094 (среднее между значениями коэффициентов а и b для зубчатых колес с числом зубьев z = 60 и z = 70); b = 1,5705.

После этого мастер предлагает учащимся самим по справочной таблице найти значение коэффициентов а и b и определить высоту и толщину головки зуба. Проверив подсчеты, сделанные учащимися (А = m x а = 3 x 1,0094 = 3,0282 и B = m x b = 3 x 1,5705 = 4,7115), мастер дает им задание установить эти размеры на штангензубомерах.

Убедившись в правильности установки этих размеров на штангензубомерах, мастер одним из них обмеряет зуб и рекомендует всем учащимся проверить правильность размеров зуба штангензубомером.

Показав приемы настройки делительных головок и фрезерования нескольких зубьев, мастер демонстрирует применение нормалемера для проверки правильности обработки зубчатых колес, а также оптического зубомера и зубомерного микрометра.

Затем учащиеся приступают к выполнению упражнения по настройке делительных головок и фрезерованию зубьев зубчатых колес. Помимо обычных случаев фрезерования зубьев методом простого деления, мастер должен научить учащихся приемам фрезерования зубчатых колес, когда на делительном диске нет круга с соответствующим количеством делений.

Например, с помощью головки простого деления нельзя нарезать колесо со 127, 97 и другим подобным числом зубьев. В этих случаях работа выполняется с помощью универсальной делительной головки методом дифференциального деления. Для этого в схему делительной головки включают сменные зубчатые колеса. Диск освобождается от защелки и при делении вращается в требуемую сторону. Вращение диску передается от шпинделя делительной головки через сменные колеса и постоянные зубчатые передачи, имеющиеся в головке.

При дифференциальном методе деления число оборотов рукоятки определяется по формуле:

где х — приближенное к требуемому числу зубьев, кратное характеристике делительной головки N.

Передаточное отношение і сменных зубчатых колес определяется по формуле:

где i — заданное число зубьев, на которое требуется разделить зубчатое колесо.

Например, необходимо настроить делительную головку для деления на 97 частей. Принимаем x = 100. Поскольку , то диск должен вращаться в ту же сторону, что и рукоятка. Определяем передаточное отношение

На шпиндельный валик, вставляемый в коническое отверстие обратной стороны шпинделя делительной головки, установим зубчатое колесо с 60 зубьями, а на валик привода делительной головки — зубчатое колесо с 50 зубьями. Чтобы диск и рукоятка вращались в одном направлении, между сменными колесами Z₁ =60 и Z₄ = 50 надо поставить одно паразитное зубчатое колесо с любым числом зубьев.

Для деления настраиваем делительную головку на требуемое число оборотов рукоятки

Следовательно, выбираем круг с 25 делениями на делительном диске, а ножки сектора раздвигаем на расстояние, равное 10 расстояниям между отверстиями.

Мастер должен разъяснить учащимся, что при таком расчете диску сообщается вращение в сторону движения рукоятки, так как x > z.

Если же x < z, то диск должен вращаться в обратную сторону; в этом случае между сменными колесами устанавливается еще одно паразитное колесо.

При установке рукоятки делительной головки против выбранного ряда отверстий на делительном диске следует иметь в виду влияние мертвого хода червячной пары. Поэтому, поворачивая рукоятку на определенное число оборотов, необходимо доводить защелку до соответствующего отверстия с натягом.

Если рукоятка повернута настолько, что защелка прошла дальше требуемого отверстия на делительном диске, ее следует повернуть обратно не менее чем на половину оборота и затем с натягом снова подвести к отверстию. После разбора и демонстрации приемов настройки делительной головки мастер предлагает учащимся настроить делительную головку для деления на 127, 83 и 73 зуба и т. д. и затем профрезеровать соответствующее количество зубьев на заранее приготовленных заготовках.

Необходимо разъяснить учащимся, что для подбора сменных колес и настройки головок на дифференциальное деление следует пользоваться таблицами, прилагаемыми к делительной головке.

На рис. 47 показаны схемы установки зубчатых колес на гитаре универсальной делительной головки в зависимости от условий их зацепления и направления вращения делительного диска:

Рис. 47. Схемы установки зубчатых колес на гитаре универсальной головки в зависимости от условий зацепления и направления вращения делительного диска

При выполнении упражнений по настройке универсальной делительной головки учащиеся могут допустить такие ошибки:

- неправильно установить заднюю бабку по отношению к оси стола и делительной головке (выше, ниже, на себя или от себя по отношению к осевой линии);
- неправильно выбрать модуль или номер фрезы для фрезерования зубьев;

- неправильно рассчитать сменные зубчатые колеса и число оборотов рукоятки делительной головки; неправильно развести ножки сектора; рукоятку установить против ошибочно выбранного ряда отверстий;

- не учесть влияние мертвого хода червячной пары при установке защелки рукоятки;
- неправильно рассчитать глубину фрезерования;
- неправильно настроить штангензубомер или нормалемер.

Поэтому мастер должен предостеречь учащихся от этих ошибок и пояснить, к чему они могут привести: деталь будет иметь неверное число зубьев или зубья получатся неравномерной толщины, головка и ножка зуба не будут соответствовать требованиям чертежа. На заготовке большого диаметра мастер демонстрирует способ нарезания зубьев при вертикальном положении шпинделя делительной головки.

При проведении упражнений мастер добивается правильного понимания и уверенного выполнения всеми учащимися приемов фрезерования модульными фрезами зубчатых колес с прямым зубом и умения контролировать их качество.