Рис.7.32 Основные конструктивные размеры цельной червячной фрезы

Диаметр фрезы.

Рис. 7.33. Схема к определению диаметра фрезы:  — делительный диаметр;  — осевой шаг;     — нормальный шаг

С увеличением диаметра фрезы уменьшается угол подъема витков фрезы, что благоприятно сказывается на увеличении точности, уменьшается высота гребешков вдоль зубьев колеса, увеличивается число зубьев, что улучшает условия резания и отвода стружки; возможность увеличения диаметра оправки обеспечивает повышение жесткости и стойкости фрезы. Однако с увеличением диаметра фрезы увеличивается расход материала для ее изготовления, а также увеличиваются угол контакта фрезы с заготовкой и время резания. Для прецизионных фрез  следует принять большим, а для фрез общего назначения – меньшим.

Ориентировочно диаметр фрезы может быть определен исходя из желательной величины подъема витков , который для повышения точности зубообработки и уменьшения шероховатости поверхности должен быть по возможности меньше (желательно  не более 3⁰).

Рассмотрим развертку червячной фрезы по делительному диаметру (рис. 7.33). Из треугольника DCE имеем:

.

Откуда    .                                                                                                (7.24)

Рис. 7.34. Расчетный средний диаметр фрезы: ОС – расчетное сечение

Для расчета фрезы выбирается условный средний расчетный диаметр (рис. 7.34). По нему определяются углы наклона стружечной канавки, угол подъема витков фрезы. По мере переточек с уменьшением диаметра фрезы уменьшается и средний диаметр

профиля зубьев, а следовательно, изменяются угол подъема витков фрезы  и угол стружечной канавки . Для уменьшения отклонений физических размеров  и  от расчетных средний диаметр фрезы при ее проектировании берется в сечении, отстоящем от передней поверхности на .

,                                                                                      (7.25)

где К – величина затылования;  — высота головки профиля зуба фрезы.

Для сборных и составных фрез с  мм диаметр выбирается в зависимости от числа зубьев, способа их крепления и конструкции. Согласно ГОСТ 9324-80Е для фрез с =1…25 мм значения         =40…340мм, =16…30 мм, =32…360 мм и =16…8.

Обычно

,

где  — высота зуба,  — толщина тела фрезы в опасном сечении, =(0,25…0,3) ;  — размер шпоночной канавки.

Число заходов фрезы  выбирают, исходя из точности обработки. Однозаходные фрезы  дают наибольшую точность обработки колес и просты в изготовлении и эксплуатации. Многозаходные фрезы  обеспечивают высокую производительность зубофрезерования, но точность обработки ниже из-за увеличения углов подъема винтовой линии основного червяка; у этих фрез длина в 1,25…1,5 раза больше длины стандартных для обеспечения возможности их работы с передвижкой.

Размеры профиля зубьев червячных фрез принимаются по размерам профиля инструментальной рейки (см.рис.7.6) и зависят от назначения фрезы. У чистовых (однозаходных) фрез профиль не модифицирован (рис. 7.35,а); многозаходные фрезы имеют модификацию различных вариантов (рис. 7.35,б) – утолщение в виде фланков на ноже зуба или утолщение головки зуба в виде «усиков» (рис.7.35,в).

а)                                 б)                                  в)

Рис. 7.35. Размеры профиля зубьев червячной фрезы в нормальном сечении:

а – профиль не модифицирован, б,в – модифицированные профили

Толщина зуба в нормальном сечении по начальной прямой  для прецизионных и чистовых фрез

,                                                                                                         (7.26)

где , -число заходов, а  — толщина зуба колеса по делительной окружности с учетом бокового зазора в зубчатой передаче.

Для черновых фрез

,                                                                                                   (7.27)

где - припуск на последующую обработку, зависит от модуля и вида обработки и колеблется для =2…10 мм в пределах 0,25…0,6 мм (шлифование) и 0,1…0,18 мм (шевингование). Высотные размеры зубьев фрезы определятся по зависимости

,                                                                                       (7.28)

где  и  — коэффициенты высоты головки и ножки зуба соответственно.

Для некорригированных колес ==1,25. Радиусы переходных кривых у головки  и у ножки зуба  соответственно равны 0,38 и 0,3мм.

Геометрические параметры зубьев червячных фрез характеризуются значениями передних углов на вершине зуба , задними углами на наружном диаметре  и боковых режущих кромках . У чистовых фрез =0⁰, а =9…12⁰. Нулевые значения передних углов обеспечивают необходимую точность профиля нарезаемого колеса, упрощают расчет фрез, их контроль и технологию изготовления. Однако для повышения стойкости черновых фрез при нарезании колес из конструкционных и легированных сталей  следует выбирать в пределах    8…25⁰.

Задний угол на вершинах и боковых сторонах зубьев обеспечивается радиальным затылованием по спирали Архимеда, при этом падение затылка зуба при выбранном  можно найти по зависимости:

.                                                                                                        (7.29)

Боковые задние углы  в нормальном сечении у червячных фрез во избежание усиленного износа боковых кромок не должны быть меньше 2⁰.

Стружечные канавки у червячных фрез обычно выполняются винтовыми, т.е. нарезаются нормально витку основного червяка по среднему расчетному диаметру, т.е.  (см.рис.7.38), при этом на обеих сторонах зубьев в передней поверхности передние углы одинаковы. Иногда червячные фрезы изготавливают с  прямыми канавками, параллельными оси , что упрощает заточку инструмента. Однако у таких фрез в процессе резания передние углы на боковых сторонах получаются неодинаковыми: с одной стороны – положительный, с другой – отрицательный, но по абсолютной величине равными углу подъема витка основного червяка. Если углы подъема витка , то фрезы с =0 не показывают снижения стойкости по сравнению с фрезами, у которых нарезаны винтовые стружечные канавки, т.е. .