Фрезерование винтовых канавок

Образование винтовой линии и ее элементы. Чтобы лучше представить, как образуется винтовая линия, возьмем цилиндр диаметром d (рис. 142) и будем навертывать на него прямоугольный треугольник, вырезанный из бумаги, со стороной АБ, равной длине окружности основания цилиндра пd.

Когда катет АБ обернется вокруг основания цилиндра один раз, точка В треугольника окажется на цилиндре в положении B1, а гипотенуза AB образует винтовую линию.

Винтовая линия характеризуется шагом, углом наклона и направлением.

Шагом винтовой линии P называется расстояние между ее одноименными точками в осевом направлении, мм.

Углом наклона винтовой линии w считается угол, расположенный между осью цилиндра и направлением винтовой линии. Он определяется из треугольника AB1B по формуле

Винтовая линия может иметь правое и левое направления. Винтовая линия правого направления, если смотреть со стороны торца цилиндра, направлена слева направо (рис. 142), а левого — справа налево.

Образование винтовых канавок на фрезерных станках. Для получения на цилиндрической заготовке винтовой канавки нужного шага заготовке необходимо сообщить равномерное вращательное движение вокруг оси (за счет вращения шпинделя делительной головки) и одновременное перемещение вдоль оси от винта продольной подачи стола. Эти движения должны быть согласованы так, чтобы при повороте заготовки на один полный оборот она переместилась в продольном направлении на величину шага.

Шпиндель делительной головки получает вращение от винта продольной подачи стола через сменные колеса гитары z1, z2, z3 и z4 (рис. 143), соединяющие винт с валом механического привода делительной головки 8. Через конические шестерни 7 и 12 вращение передается делительному диску 11, а от него через связанный с ним стержень фиксатора 9, рукоятку 10, вал 6, цилиндрические колеса 5 и 4, червяк 3, червячное колесо 2 — шпинделю делительной головки 1 и обрабатываемой заготовке.

Если на заготовке должно быть нарезано несколько канавок, то после фрезерования первой из них заготовку необходимо повернуть относительно режущего инструмента на расчетную часть оборота.

Винтовые канавки (в зависимости от их формы) можно обрабатывать концевыми, дисковыми, угловыми или фасонными фрезами. При этом фрезерование концевыми фрезами производится только на вертикально-фрезерных, а фасонными и дисковыми угловыми — на универсально-фрезерных станках.

На рис. 144, а показана схема фрезерования прямоугольной винтовой канавки концевой фрезой на вертикально-фрезерном станке, на рис. 144, б — угловой канавки двухугловой фрезой на универсальнофрезерном станке. Стрелками обозначено направление вращения фрезы, заготовки и перемещение стола.

Винтовая канавка получит правильный профиль при условии, что плоскость вращения угловой фрезы будет совпадать с направлением винтовой канавки. По этой причине нарезание винтовой канавки дисковой угловой или фасонной фрезой производится на универсально-фрезерных станках, стол которых должен быть повернут на угол наклона канавки. При повороте стола необходимо учитывать направление винтовой канавки на обрабатываемой заготовке. Так, при фрезеровании канавок правого направления стол должен быть повернут против часовой стрелки, при обработке канавок левого направления — по часовой стрелке.

Расчет передаточного отношения и числа зубьев сменных колес гитары. Как было отмечено выше, для согласованного вращения заготовки, закрепленной в делительной головке с продольным перемещением стола, устанавливается гитара сменных колес, которые не только передают вращение заготовке, но и согласовывают это вращение с ее поступательным перемещением.

На делительных головках УДГ Д-250, УДГ Д-320 и УДГ Д-400 устанавливаются две гитары (рис. 145, а): малая 2 — на ходовой винт продольной подачи стола (при помощи винта 1 она крепится к торцовой поверхности стола) и большая 5 — на цилиндрический хвостовик приводного вила делительной головки. Схема установки колес гитары для фрезерования винтовых канавок правого направления показана на рис. 145, б, левого — на рис. 145, в. Колеса 3 и 4 с числом зубьев 38 (передаточное отношение равно единице) соответственно устанавливаются на шейке ходового винта и пальце гитары, на котором расположено первое сменное зубчатое колесо z1. Зубчатое колесо z0 служит для. изменения направления вращения, не изменяя передаточное отношение.

Если передаточное отношение сменных колес будет равно единице, то за один оборот винта продольной подачи стол переместится на величину, равную шагу резьбы винта, а шпиндель делительной головки с заготовкой повернется на 1/40 оборота. Для его поворота на один оборот необходимо, чтобы винт продольной подачи сделал 40 оборотов. За это время стол переместится на величину, равную шагу, умноженному на 40. Так как шаг резьбы винта продольной подачи отечественных консольно-фрезерных станков равен 6 мм, а характеристика делительной головки 40, то за один оборот заготовки стол переместится на величину

Характеристикой А универсально-фрезерного станка называется шаг той винтовой канавки, которая будет нарезана на данном станке при передаточном отношении сменных колес гитары, соединяющих винт продольной подачи стола и валик привода делительной головки, равном единице.

Передаточное отношение сменных колес гитары определяется по формуле

где А — характеристика фрезерного станка, равная 240; P — шаг нарезаемой винтовой канавки, мм.

Зная передаточное отношение, можно рассчитать и сменные колеса по формуле

Пример. Определить передаточное отношение и рассчитать сменные колеса гитары при фрезеровании винтовой канавки с шагом 300 мм на УДГ Д-250, если характеристика фрезерного станка A = 240.

Решение:

Разложим числитель и знаменатель дроби на множители так, чтобы при умножении каждой из дробей на некоторое постоянное число получить числа, соответствующие имеющимся числам зубьев колес в наборе

Последовательность наладки станка и делительной головки для фрезерования винтовых канавок.

1. Выбрать дисковую фрезу с профилем, соответствующим профилю канавки в нормальном сечении.

2. Закрепить на столе станка делительную головку так, чтобы было возможно соединить с помощью сменных зубчатых колес ходовой винт продольной подачи стола с валиком механического привода шпинделя делительной головки. Установить на столе станка заднюю бабку и выверить соосность центров.

3. Закрепить заготовку в центрах делительной головки и задней бабки.

4. Повернуть стол в необходимом направлении на величину угла наклона винтовой канавки и убедиться в достаточности величины зазора между столом и станиной станка. Он должен быть не менее 10—15 мм, а затем возвратить стол в исходное положение.

5. Установить и закрепить на центровой оправке фрезу.

6. Перемещением стола в необходимых направлениях совместить вершину зубьев фрезы с диаметральной плоскостью заготовки известными способами. Наиболее удобно и быстро это можно сделать, если совместить вершину центра, вставленного в коническое отверстие шпинделя, с вершиной зубьев фрезы и опустить стол станка на величину, несколько большую половины диаметра заготовки.

7. Установить необходимую величину переднего угла, смещая стол с заготовкой в поперечном направлении на величину, найденную по формуле (28) или (29).

8. Повернуть стол с заготовкой в необходимом направлении на величину угла наклона винтовой канавки и закрепить.

9. Из таблиц справочника выбрать подачу на зуб, скорость резания, определить частоту вращения фрезы в минуту, рассчитать минутную подачу стола и настроить станок на режим резания.

10. По формуле (18) простого деления произвести расчет числа оборотов рукоятки, выбрать окружность с отверстиями на боковом делительном диске и число делений для поворота заготовки после фрезерования каждой канавки.

11. Рассчитать сменные колеса по формуле (33), закрепить их на гитаре по схеме, приведенной на рис. 145, б, в, в зависимости от направления винтовой канавки.

12. Вертикальной подачей поднять стол до легкого касания заготовки с вращающейся фрезой, затем продольной подачей отвести заготовку из-под фрезы, по лимбу вертикальной подачи установить глубину фрезерования, равную глубине канавки, заданной чертежом. Включить продольную подачу стола и фрезеровать первую винтовую канавку на необходимую длину.

13. Выключить продольную подачу стола, опустить стол (до 5 мм) и возвратить его в исходное положение. Поворотом рукоятки относительно отверстий на боковом делительном диске повернуть заготовку на необходимую часть окружности, по лимбу вертикальной подачи поднять стол в прежнее положение, включить продольную подачу, фрезеровать вторую канавку и т. д.

Контроль профиля канавок и ее размеров производят шаблонами или универсальными измерительными инструментами.

Виды и причины брака. При фрезеровании винтовых канавок возможны следующие виды брака:

1. Неодинаковая глубина впадин канавок, различный шаг зубьев. Причиной этого может быть небрежность фрезеровщика в отсчетах при делении и установке глубины резания по лимбу вертикальной подачи, неумение пользоваться раздвижным сектором; поворот рукоятки делительной головки на большее число оборотов, чем расчетное.

2. Неправильное направление винтовой канавки, что происходит, если неверно выбрана схема настройки гитары.

3. Шаг винтовой канавки не соответствует чертежу, что бывает, если неправильно рассчитаны или выбраны по таблице сменные колеса или если при установке фрезеровщик поменял местами ведущие и ведомые колеса.

4. Число канавок не соответствует чертежу, что имеет место, если был неверно произведен расчет числа оборотов рукоятки, неправильно выбрана окружность с отверстиями на боковом делительном диске и число делений между ними.

5. Завышенная шероховатость обработанных поверхностей, причинами которой являются: работа затупившейся фрезой, большая подача на зуб, не жесткое крепление заготовки, угол поворота стола установлен неверно.