Чертеж выполняется на листе формата А2 (420х594). На чертеже должны быть представлены следующие виды и разрезы:

1. Главный вид (масштаб выбрать в зависимости от длины метчика-протяжки).

2. Профиль резьбы метчика-протяжки в увеличенном масшта­бе.

3. Поперечный разрез в увеличенном масштабе.

Технические требования чертежа должны содержать следующую информацию:

1. Размеры для справок.

2. Данные о термообработке.

3. Неуказанные предельные отклонения размеров.

4. Шаг винтовых стружечных канавок.

5. Направление винтовых стружечных канавок.

6. Витки неполного профиля срезать.

 Шероховатость различных поверхностей метчика-протяжки назначается по табл.2.2.

Таблица 2.2

Шероховатость поверхностей метчика-протяжки

Размеры фасок принимаются конструктивно. На обоих торцах метчика-протяжки выполняются центровые отверстия формы В (ГОСТ 14034–74). Диаметр отверстия выбирается в зависимости от диаметра d₀ хвостовика.

Проектирование червячной фрезы

Для нарезания прямобочных шлицевых валов

Общие сведения

Червячная шлицевая фреза обрабатывает боковые стороны фаски на вершинах шлицев и цилиндрическую поверхность меньшего диаметра шлицевого вала методом центроидного огибания (обкатки).

Фреза совершает главное вращательное движение с угловой скоростью n_фр. Зубья фрезы расположены по винтовой линии, поэтому в процессе вращения фрезы, ее профиль смещается на величину шага за один оборот (в приведенном на рис.3.1 примере профиль смещается вправо). Это поступательное смещение профиля можно рассматривать как одну из составляющих относительного движения обкатки. Другая составляющая движения обкатки – вращение заготовки шлицевого вала с угловой скоростью n_заг.

Соотношение угловых скоростей фрезы и заготовки обеспечивается настройкой кинематических цепей станка (зубофрезерного или шлице- фрезерного) таким образом, чтобы начальная окружность заготовки катилась без проскальзывания по начальной прямой профиля фрезы.

Основной задачей при проектировании червячной шлицевой фрезы является профилирование, т.е. определение таких размеров профиля фрезы в нормальном сечении, которые при обкатке обеспечат заданные размеры шлицевого вала. Профилирование будет достаточно точным, если определить размеры профиля рейки, которая находится в правильном плоском зацеплении со шлицевым валом, и принять этот профиль в качестве профиля зубьев в нормальном сечении фрезы.

Рис. 3.1. Схема резания червячной шлицевой фрезы:

n_заг – вращение заготовки; n_фр – вращение фрезы

Рис. 3.2. Схема нарезания шлицев червячной шлицевой фрезой

Правильное плоское зацепление характеризуется следующими обязательными условиями:

1) в точках контакта сопряженные профили детали и инструмента должны иметь общую нормаль;

2) эта нормаль должна проходить через неподвижную точку начальной окружности заготовки и начальной прямой инструмента;

3) в любых положениях изделия нормаль должна пересекать (или касаться) начальную окружность.

Наиболее точным методом профилирования червячной фрезы является аналитический метод, сущность которого состоит в составлении уравнений кривой, ограничивающей про­филь сбоку. По таким уравнениям можно найти координаты не­скольких точек профиля. На практике обычно находят координа­ты трех точек профиля, далее определяют радиус и координаты центра окружности, проходящей через эти три точки. Дугу этой окружности и принимают в качестве кривой, ограничивающей про­филь сбоку. Такая замена сложной кривой профиля дугой окруж­ности упрощает изготовление и контроль профиля фрезы и в то же время обеспечивает достаточную точность профиля при обработке шлицевых валов с высотой шлица до 3,5 мм.

В положении, изображенном на рис.3.2, на­чальная прямая профи­ля катится по началь­ной окружности радиуса обрабатываемого шлицевого вала.

Аналитические уравнения профиля зуба фрезы выражаются в си­стеме координат ХОY. Для осуществления расчета совместим эту систему координат с начальной прямой фрезы (см.рис. 3.2).

Ось абсцисс на­правлена по начальной прямой, начало координат находится в точке пересечения профиля зуба фрезы с начальной прямой, ось ординат направлена в сторону центра детали.

Рис. 3.3. Схема профиля фрезы

В начальном положении I точка начала координат 0 совпада­ет с полюсом Р. При повороте изделия, например, против часовой стрелки в положение II на произвольный угол j начало координат вместе с начальной прямой фрезы передвинется влево на величину ОР.

Так как отрезок ОР катился по дуге SP без скольжения, то

ОР = È SP = R_нj 

(j в радианах).

В положении II профиль изделия будет профилироваться фрезой в точке С, которая получена путем опускания перпенди­куляра из полюса зацепления Р на прямую профиля изделия.

Вычислим координаты точки С:

1) абсцисса:

Х = OP – NP = R_н j – PC cos (g + j),

где g – угол профиля шлица;

2) ордината

Y = CN = PC sin (g + j).

Определим расстояние РС

Из треугольника О₁КР:

КР = R_н  sin (g + j);

O₁L = KC.

Из треугольника О₁LS:

O₁L = R_н sin g.

Следовательно,

 PC = R_н sin (g + j) – R_н sin g = R_н [sin (g + j) – sin g].

После подстановки величины РС в формулы для определения X и У получим уравнения:

 Х = R_н {j – [sin (g + j) – sin g] cos (g + j)},                  (3.1)

                Y = R_н {[sin (g + j) – sin g] cos (g + j)}.                              

Считая Y заданным и решая уравнение для ординаты Y относительно sin (g + j), получим:

                                                    (3.2)

Формулы (3.1) и (3.2) и есть расчетные формулы для профилирования зуба фрезы.

Для замены теоретической кривой профиля дугой окружности на теоретической кривой выбирают три точки и определяют радиус и координаты центра окружности, проходящей через эти три точки. Для выбора точек задаются координатой Y начальной точки (рис.3.4).

Рис. 3.4. Схема к определению координат центра

заменяющей окружности и ее радиуса

Одну точку (А₀) выбирают на начальной прямой (Y = 0); вторую точку (А₁) – примерно на середине профиля (Y₁ = 0,45h, где h – высота профиля фре­зы); третью точку (А₂) – около вершины профиля (Y₂ = 0,9h).Абсцисса точки А₀ рав­на 0. Абсциссы Х₁ и Х₂ точек А₁ и А₂ вычисляются по формулам (1) и (2). Зная координаты трех точек, лежащих на окружности, можно рассчитать координаты X₀ и Y₀ центра этой окружности и ее радиус r₀ по формулам аналитической геометрии.