В основе конструкции червячной фрезы лежит цилиндрический червяк, представляющий собой тело, ограниченное двумя концентричными цилиндрическими поверхностями и двумя винтовыми поверхностями определенного вида. Различают несколько типов цилиндрических червяков, получивших свое название по форме их поперечного сечения:

1) архимедов червяк, поперечное сечение – спираль Архимеда, в осевом – прямая линия. Архимедов червяк можно рассматривать как винт с трапецеидальной резьбой. Архимедова винтовая поверхность образуется винтовым движением прямой, пересекающей ось винтового движения под некоторым углом;

2) эвольвентный червяк образуется при винтовом движении образующей прямой, не пересекающей ось винтового движения и расположенной по отношению к ней под углом , равным углу подъема винтовой линии на направляющем цилиндре. В торцевом сечении эвольвентный червяк имеет эвольвенту. Эвольвентная винтовая поверхность развертывается на плоскость. Эвольвентный червяк можно рассматривать как косозубое колесо с большим углом наклона зубьев;

3) конволютный червяк образуется при винтовом движении прямой, не пересекающей ось винтового движения и расположенной по отношению к ней под углом . В нормальном сечении по витку или впадине конволютный червяк имеет прямолинейный профиль, а в плоскости, нормальной оси, – удлиненную эвольвенту.

Архимедов червяк нарезается резцом, режущие кромки которого располагаются в плоскости, совпадающей с осью винтового движения (рис. 7.28). Угол профиля резца совпадает с углом в осевом сечении червяка. Показанная на рис. 7.28,а теоретическая установка резца возможна лишь при небольших углах подъема винтовой линии . В остальных случаях чистовая обработка каждой стороны витка архимедова червяка производится отдельным резцом.

Эвольвентный червяк нарезается при установке инструмента по схеме, показанной на рис.7.28,б. Если червяк правозаходный, то левая сторона боковой поверхности витков нарезается резцом, поднятым над осью червяка, а правая – опущенным ниже оси на величину:

, (7.22)

где - шаг винтовой линии.

На практике очень часто используют для нарезания эвольвентных червяков фасонные дисковые фрезы вместо обработки резцом.

Конволютные червяки нарезаются по двум вариантам (рис. 7.28,в): резец устанавливается нормально витку или нормально впадине.

Зубчатые колеса с эвольвентным профилем теоретически правильно могут зацепляться только с эвольвентным червяком, витками которого являются эвольвентные винтовые поверхности.

Червяки других типов с зубьями эвольвентного колеса не сцепляются. Поэтому режущие кромки червячной фрезы должны лежать на поверхности эвольвентного червяка, размеры которого соответствуют размерам нарезаемого колеса. Червяк, на основе которого проектируются червячные фрезы, называется основным.

Режущие кромки 3 (рис. 7.29) образуются пересечением поверхности 2 стружечных канавок с задними поверхностями зубьев фрезы 4. Для образования достаточных задних углов задние поверхности смещаются с поверхности основного червяка 1. Они являются также винтовыми поверхностями и имеют с одной стороны шаг и угол подъема больше, с другой – меньше, чем у основного червяка.

Исходя из вышеизложенного, определение профиля зубьев фрезы должно выполняться в следующей последовательности:

1) находится уравнение поверхности основного червяка;

2) находится уравнение стружечной канавки, т.е. передней поверхности зубьев, которая при является архимедовой винтовой поверхностью, а при - конволютной винтовой поверхностью;

3) режущая кромка определяется как линия пересечения поверхностей в пп.1 и 2. Для этого надо совместно решить их уравнения;

4) форма задней поверхности должна быть такой, чтобы при ее пересечении с поверхностью стружечной канавки режущие кромки находились на винтовой поверхности основного червяка.

а) б)

в)

Рис. 7.28. Схемы нарезания архимедова (а), эвольвентного (б) и конволютного (в) червяка: 1 – образующая правой стороны профиля; 2 – образующая левой стороны профиля

Рис. 7.29. Схема образования зуба червячной фрезы: 1 — поверхность основного червяка, 2 – поверхность стружечной канавки, 3 – режущие кромки,

4 – задние поверхности