Курсовая работа: Проектування нової конструкції шнекової фрези

Зуборізальні інструменти належать до категорії найскладніших і специфічних щодо проектування, виготовлення та експлуатації інструментів. Тому всі питання щодо їх створення необхідно вирішувати комплексно з врахуванням їх конструктивних особливостей та призначення.

Від різальних інструментів передусім залежить утворення правильної форми зубців колеса, що найбільше впливає на якість зубчастої передачі стосовно плавності та точності роботи, контакту зубців.

Різні типи та особливості конструювання зуборізальних інструментів диктуються типами зубчастих передач, що знаходять застосування у машинобудуванні. Конструкція зуборізальних інструментів визначається формою та розмірами зубців коліс, кінематикою процесу оброблювання та умовами роботи інструменту.

У процесі їх проектування доводиться стикатись не лише з різальними елементами, а й з факторами, які випливають із законів евольвентного зачеплення, що є однією з основних причин складності розрахунку зуборізальних інструментів.

Суттєвим недоліком, притаманним майже всім зуборізальним інструментам, є малі та різко змінні передні та задні кути на бокових профілювальних лезах. Визначення вихідних кутів леза зумовлюється як мінімально допустимими значеннями кута у найнесприятливіших точках бокових різальних лез, так і спотвореннями профілю нарізуваного виробу. У наслідок цього вибір відправних значень обмежений і задні та передні кути знаходяться в межах . Ці значення кутів є замалими, внаслідок чого зуборізальні інструменти працюють у несприятливих умовах.

Зубчасті вироби (колеса, шнекові вали, зірочки, зубчасті сектори тощо) можна обробити двома методами – копіюванням та обкочуванням.

Метод копіювання полягає в оброблюванні зубчастих виробів інструментами, профіль зубців яких відповідає формі западини зубця. До таких інструментів належать пальцеві та дискові фрези, протяжки для прямозубчастих та коліс з похилими зубцями, зубодовбальні багатолезові головки та інші спеціальні інструменти.

Метод обкочування полягає у створенні умов, коли центроїди інструменту та нарізуваного виробу обкочуються одна по одній без ковзання. За цих обставин профіль нарізуваного виробу утворюється в процесі оброблення як обвідна різних положень різальних лез інструменту. До таких інструментів належать шнекові фрези, довбачі, зуборізальні гребінки, шевери, зубостругальні різці, зуборізальні головки, обкочувальні різці, які працюють за методом точіння.

Метод обкочування належить до прогресивних методів оброблення зубчастих виробів як щодо продуктивності, так і точності. За цим методом можна нарізати зубчасті колеса в діапазоні модулів 0,1…40 мм 5…11 ступенів точності. Його застосовують у індивідуальному, серійному та масовому виробництвах.

Метод копіювання має вужчу область застосування; індивідуальне (пальцеві та дискові фрези) і деякі випадки масового виробництва зубчастих коліс 9 – 12 ступенів точності. Він придатний для оброблення великомодульних зубчастих коліс (модулем понад 20 мм), коли трудно застосувати та виготовити інструменти, що працюють методом обкочування.

Переважно для оброблення зубчастих коліс модулів до 30 мм найефективнішим є зубофрезерування шнековими фрезами. Вони забезпечують точність зубчастих коліс з вимогами 5…11 ступенів точності (стандарти ГОСТ 1643-81 і ГОСТ 9178-80) і високу продуктивність порівняно із зубодовбанням, зубоструганням, фрезеруванням зубців.

1.3 Опис конструкції шнекової фрези

Шнекові фрези - зуборізальний інструмент, що працює методом обкочування, їх використовують для обробки прямозубих, косозубих і шевронних циліндричних коліс,а також для нарізання зубів черв’ячних коліс з різними видами зачеплення. Черв’ячна фреза як інструмент виходить з черв’яка шляхом прорізання канавок,утворюючих передню поверхню зубців і простір для розміщення стружки і затилування зубів і утворення задніх кутів по всьому контуру.

По конструктивному виконанні черв’ячні фрези бувають цілі, насадні і збірні.

Рис. 1.3. Черв’ячна фреза.Конструктивні параметри

По виду обробки діляться на чорнові, чистові і прецензійні. По виду вихідного черв’яка,покладеного в основу черв’ячної фрези вони бувають евольвентні, Архімедові і конволютні для нарізання коліс з евольвентним зачепленням.

Для нарізання зубчастих коліс з циклоїдним зачепленням і зачепленням Новикова використовують фрези ,в основу яких покладені відповідні черв’яки.

Черв’ячні фрези працюють на спеціальних зубофрезерних станках.В процесі фрезерування фреза і заготовка обертається навколо своєї осі.За один оберт фрези заготовка обернеться на 1/Zk при одно західній фрезі і на a/ Zkякщо фреза багато західна; Zk – число зубців нарізуваного колеса,а – число заходів фрези.

Метод фрезерування черв’ячними фрезами є високопродуктивним і універсальним,дістав широке поширення у всіх видах виробництва для обробки циліндричних і черв’ячних коліс. На відміну від дискових і пальцевих фрез одна черв’ячна фреза може обробляти колеса з любим числом зубців даного модуля.

Основними конструктивними параметрами черв’ячної фрези є зовнішній діаметр - da0 ,довжина – L,діаметр отвору під оправку - d₁ ,число зубців z, форма і напрям канавок, розміри профілю зубців.

2 . Моделювання. Загальні відомості

Моделюванням називається дослід який проводиться на моделях чи на реальних установках з використанням методів теорії подібності при постановці і обробці результатів експеремента.Подібними називаються явища, у яких всі процеси (повна схожість) чи найбільш суттєве при даному дослідженні (неповна чи локальна схожість)в любий момент часу и в довільній точці простору іодрізняються від відповідних параметрів іншого явища в певне (постійне) число раз, яке називається масштабом.

Ознаками схожості і умовами встановлення її при реалізації моделювання служать численно одинакові критерії схожості.

Подібність може бути фізичною і математичною. У фізичних подібних явищах всі процеси (основні для даного досліду)мають однакову фізичну природу, але описуються однаковими рівняннями. Можливість встановлення схожості при моделюванні реалізують з допомогою теорії подібності, яка ґрунтується на аналізі рівнянь.

Під моделями розуміють установки, пристрої, комбінації окремих елементів чи суму логічних представлень, які відтворюють явища чи групи явищ, подібних до вивчаючих. Моделі ділять на наступні основні групи:

· Математичні моделі, призначені для дослідження явищ на установках,які дозволяють реалізувати математичну схожість;

· Геометричні моделі чи макети, дають тільки геометричну схожість без відтворення природи явища що проходить;

· Фізичні моделі – для дослідження явищ на установках, які зберігають схожість основних фізичних процесів досліджуваного явища.