Справочник технолога-машиностроителя 2
Глава 3. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Материалы для зуборезных инструментов. Зу­борезный инструмент в основном изготовляют из быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265 — 73, а также из твердых сплавов. Для повышения режущих свойств инструментов це­лесообразно применять стали с высокой твер­достью. Например, износостойкость на исти­рание будет значительно выше при твердости HRC 66, чем при HRC 64. Разброс твердости не должен превышать две единицы твердости по шкале С Роквелла. К сталям нормальной производительности относят сталь марок Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р6М5. Стали кобальтовой группы Р9К5, P9K10, Р10К5Ф5, Р9М4К8, имеющие повышенную твердость (HRC 64—66), красностойкость и износостойкость (в 2—3 раза) по сравнению со сталью Р18, относят к сталям повышенной производительно­сти. Например, червячные фрезы из стали Р9К10 работают при скорости резания 60 — 75 м/мин. Сталь Р9Ф5 широко применяют для изготовления дисковых шеверов.

Зуборезные инструменты из твердого спла­ва вольфрамовой группы ВК6М, ВК8 приме­няют для обработки зубчатых колес из чугуна, цветных металлов и неметаллических материа­лов. Стальные зубчатые колеса до модуля примерно 2,5 мм обрабатывают фрезами из сплава титановольфрамовой группы Т5К10, Т15К6. Т30К4, T30K8, со скоростью резания 200-300 м/мин.

Дисковые модульные фрезы применяют для чернового и чистового нарезания прямо­зубых цилиндрических колес, чернового наре­зания зубьев косозубых колес, чернового, а иногда чистового нарезания прямозубых ко­нических колес, зубчатых реек, шлицевых ва­лов методом копирования. Фрезы изгото­вляют двух сипов: черновые с нешлифо­ванным профилем для чернового зубонарезания и чистовые со шлифованным профилем. Фрезы затылованные, профиль зуба выполнен по эвольвенте. На профиле зубьев черновых фрез делают канавки для дробления стружки; передний угол равен 5—10º, задний угол 10— 15°. У чистовых фрез передний угол равен нулю. Теоретически для каждого нарезаемого колеса необходимо иметь свою фрезу. Прак­тически, допуская некоторые погрешности профиля, одной фрезой данного модуля мож­но обрабатывать зубчатые колеса с опреде­ленным числом зубьев. Профиль зуба фрезы, входящий в набор, соответствует наименьше­му числу зубьев определенного интервала. На­пример, профиль фрезы № 5 рассчитан по впадине зуба колеса с числом зубьев 26.

По ГОСТ 10996 — 64 предусмотрено два на­бора фрез: набор из восьми фрез для нареза­ния зубчатых колес с модулем до 8 мм; набор из пятнадцати фрез рекомендуется для колес с модулем свыше 8 мм. Номер фрезы из набо­ра выбирают в зависимости от числа зубьев обрабатываемого колеса (табл. 104).

Основные размеры дисковых фрез приве­дены в табл. 105.

Для чернового и чистового нарезания ци­линдрических колес 9-й степени точности разработаны высокопроизводительные сборные острозаточенные дисковые фрезы. Для черно­вого нарезания зубчатых колес средних и крупных модулей применяют твердо­сплавные модульные фрезы, которые позво­ляют по сравнению с нарезанием червячными фрезами из быстрорежущей стали уменьшить основное время в 2 — 2,5 раза.

Пальцевые модульные фрезы (рис. 21) при­меняют для нарезания прямозубых, косозубых цилиндрических и шевронных зубчатых колес крупного модуля (m = 10 ÷ 50 мм). Пальцевые фрезы состоят из двух частей: режущей 1 и хвостовой 2 для закрепления фрезы на шпинделе станка. Режущая часть фрезы может быть цельной, сборной со вставными или при­пайными пластинами. Черновые пальцевые фрезы изготовляют с передним углом 5—10° и канавками для дробления стружки. У чи­стовых пальцевых фрез передний угол равен нулю. Профиль зуба шлифован и затылован. Для прямозубых цилиндрических колес про­филь зубьев фрезы соответствует форме впа­дины зуба колеса. Для косозубых и ше­вронных колес профиль зуба фрезы отличает­ся от профиля впадины колеса; в этом случае необходим специальный расчет профиля зуба фрезы.

Гребенки зуборезные разделяют на прямо­зубые и косозубые, работающие методом об­катки и врезания с периодическим делением. Прямозубые зуборезные гребенки (рис. 22, а) применяют для черновой и чистовой обработ­ки прямозубых и косозубых цилиндрических колес внешнего зацепления, зубчатых реек, звездочек, а также шевронных колес с широ­кой разделительной канавкой между зубьями. Прямозубые гребенки с двумя (до модуля m = 50 мм) и тремя (до m = 40 мм) зубьями 1 с переменной высотой и углом профиля (рис. 22, б) предназначены для чернового на­резания зубчатых колес 2 средних и крупных модулей методом врезания. Этот инструмент обеспечивает высокую производительность.

Косозубые гребенки целесообразно приме­нять при обработке косозубых цилиндриче­ских колес с ограниченным выходом инстру­мента, с большими углами наклона линии зуба, а также шевронных колес с узкой разде­лительной канавкой. Длина хода косозубой рейки по сравнению с прямозубой уменьшает­ся, время обработки сокращается, Профиль зубьев гребенки имеет стандартную и модифи­цированную форму. Фланк используется для небольшого среза головки или снятия фаски на вершине зуба колеса. Для зубчатых колес, зубья которых шлифуют или шевингуют, применяют гребенки с усиком (утолщением) для подрезания ножки зуба колеса или со спе­циальным профилем только для скругления впадины зуба колеса по радиусу. Передний угол рейки, равный 6°30', образуется при ее установке в державку зубострогального стан­ка. Когда зубья колеса обрабатывают за не­сколько проходов, припуск на сторону зуба перед чистовой обработкой при угле профиля 20° равен 0,5 + 0,15 корень квадратный из m. Чистовыми гребенка­ми обычно обрабатывают только боковые стороны зубьев, для чего черновое нарезание зубьев выполняют на 0,05m глубже, чем чисто­вое. Припуск на сторону зуба под шлифование для колес с модулем до 10 мм равен 0,11 +0,15m, для модуля более 10 мм— 0,26m. Число зубьев рейки уменьшается с увеличением модуля. Рейки с модулем 1 — 1,75 мм имеют 24 зуба, а с модулем 24—50 мм 2 — 3 зуба.

Однозубый инструмент применяют при обработке зубчатых колес крупного модуля, выходящего за пределы технической характе­ристики станка. Преимуществом обработки однозубым инструментом является его уни­версальность. Такой инструмент особенно вы­годно применять при обработке зубчатых колес с малым числом зубьев. Если при обра­ботке колес малых и средних модулей на­ибольшую производительность обеспечивает зубофрезерование червячными фрезами, то при обработке зубчатых крупномодульных ко­лес самым производительным и экономичным является метод зубострогания гребенками. Стоимость зуборезных гребенок при обработ­ке крупномодульных колес значительно ниже стоимости червячных фрез, а достигаемая точ­ность выше (4 —5-я степень точности по ГОСТ 1643-81).

Червячные фрезы представляют собой одно- или многозаходный червяк. Располо­женные вдоль оси профильные стружечные ка­навки образуют зубья, которые имеют перед­ний и задние по вершине и боковым сторо­нам углы, необходимые для обеспечения реза­ния. Зубья фрезы затылованы. Червячные фрезы применяют для нарезания цилиндриче­ских колес с прямыми и косыми зубьями внешнего зацепления, червячных колес и шлицевых валов. Фрезы разделяют на черновые, чистовые и прецизионные.

Черновые червячные фрезы предназначены для предварительного нареза­ния зубьев, например, под получистовое, чи­стовое нарезание и шлифование зубьев. Для повышения производительности и облегчения условий резания их делают многозаходными с передним углом, равным 5—10°. У сборных черновых острозаточенных фрез для получе­ния больших задних углов по вершине и бо­ковым сторонам (10—15º) зубья не затылуют, а затачивают по задним поверхностям. Эти фрезы позволяют увеличить производительность и период стойкости.

Прецизионные и чистовые чер­вячные фрезы. Фрезы червячные чи­стовые однозаходные для цилиндрических зуб­чатых колес с эвольвентным профилем по ГОСТ 9324—80 изготовляют трех типов и пя­ти классов точности. Тип 1 — цельные преци­зионные фрезы модулей 1 — 10 мм класса точ­ности АА (табл. 106). Тип 2 — цельные фрезы модулей 1 — 10 мм классов точности А, В, С, D и класса точности АА (для экспортных по­ставок); модулей 11 — 14 мм классов точности АА, А, В, С и D; модулей 16 — 20 мм классов точности А А и А. Фрезы модулей 1 — 10 мм изготовляют двух исполнений: 1 — нормаль­ной длины, 2 — увеличенной длины. Фрезы модулей 11 — 20 мм изготовляют нормальной длины (см. табл. 106). Тип 3 — сборные фрезы модулей 8-25 мм классов точности А, В, С, D. Фрезы модулей 10 — 25 мм изготовляют двух исполнений: 1 - нормальных размеров (d_a0, d, L); 2 — уменьшенных размеров (d_a0, d, L). Фрезы модулей 8 и 9 мм выполнены с нор­мальными размерами (табл. 107). Фрезы клас­сов точности АА и А изготовляют с модифи­кацией профиля зубьев или без модификации. Червячные прецизионные фрезы класса АА предназначены для нарезания колес 7-й степе­ни точности; фрезы классов точности А, В, С и D предназначены для обработки зубчатых колес соответственно 8, 9, 10 и 11-й степеней точности по ГОСТ 1643-81.

Цельные фрезы и зубчатые рейки к сборным фрезам изготовляют из быстроре­жущей стали по ГОСТ 19265-73. Твердость рабочей части фрез НRC 62 — 65. При содержа­нии в стали ванадия и кобальта твердость составляет HRC 63-65. Профиль зубьев шлифован. У чистовых фрез передний угол ра­вен нулю.

Фрезы для нарезания прямозубых и косозубых колес с малым углом наклона зубьев изготовляют без заборного конуса. За­борный конус необходим для нарезания колес с углом наклона зубьев свыше 30°. Стру­жечные канавки обычно располагают парал­лельно оси. Фрезы одного номера изгото­вляют правозаходными и левозаходными.

Сборные червячные фрезы с поворотными вставными рейка­ми (рис. 23) широко применяют в автомо­бильной промышленности. Фрезы имеют большую длину рейки l (120—200 мм), ширину режущей части рейки до 27 мм, диаметр до 150 мм, число заходов 1-3 и число реек 11 — 15, реже 17, их обычно применяют для пя­ти — семизаходных фрез. Диаметр отверстий для фрез 32 и 40 мм. Рейки 1 сборной фрезы запрессовывают в прямоугольные пазы рабо­чего корпуса 3 с подогревом корпуса. Посадка с натягом реек гарантирует высокую жест­кость против осевого смещения. Дополнительно рейки удерживаются закрепленными с обоих торцов крышками 2. Вставные рейки сборных фрез обеспечивают: экономию быстрорежущей стали, более однородную струк­туру и твердость после термообработки, а также меньшие остаточные напряжения. Шлифование профиля зубьев рейки осущест­вляют в технологическом корпусе на резьбошлифовальном станке без затылования анало­гично шлифованию винта большим шлифо­вальным кругом с высокой производитель­ностью и точностью. Задние углы режущих кромок образуются соответствующей установ­кой реек в рабочем корпусе. Благодаря боль­шой длине и ширине режущей части срок их службы в 3 — 5 раз выше, чем у стандартных фрез, и работают они на повышенных режи­мах резания (v = 60÷80 м/мин; s = 3÷6 мм/об).

Червячные фрезы с нешлифо­ванным профилем повышенной точности отличаются от шлифованных тем, что профиль их зубьев после закаливания не шлифуют, окончательно профиль зубьев обрабатывают резцом на токарно-затыловочном станке. У фрез с нешлифованным профи­лем зубьев по сравнению с цельными фреза­ми, затылованными шлифовальным кругом, значительно увеличивается используемая часть профиля, а задние и боковые углы имеют большие значения. Эти же фрезы по сравне­нию со сборными фрезами с поворотными рей­ками имеют - меньший внешний диаметр в большее число стружечных канавок, что по­зволяет при одинаковой скорости резания ра­ботать с большей производительностью. Точ­ность фрез с нешлифованным профилем ниже точности фрез со шлифованным профилем примерно на один класс и соответствует клас­су точности В. В отечественной практике их применяют под получистовое зубофрезерование или перед шлифованием шлицевых валов. Их стойкость в 1,5—2 раза выше, чем стой­кость цельных фрез со шлифованным профи­лем.

Твердосплавные червячные фрезы двух типов - сборные и цельные. Твердосплавные фрезы применяют для нареза­ния мелкомодульных зубчатых колес из стали, чугуна, неметаллических материалов, цветных металлов в приборостроении, а также колес из стали до модуля примерно 2,5 мм в массовом производстве; скорость резания 200—300 м/мин. Наилучшие условия резания достигают при нарезании стальных зубчатых колес с большим углом профиля, малым углом наклона линии зуба, незначительной высотой зу­ба и большим числом зубьев. Сборные твер­досплавные червячные фрезы применяют для окончательного нарезания зубьев закаленных цилиндрических колес с твердостью до HRC 64 и модулем 5—25 мм взамен шлифования или перед прецизионным шлифованием для уменьшения припуска. Режущая кромка имеет отрицательный угол до 30°. Твердосплавные пластины припаяны. Обрабатывают только боковые поверхности зуба с припуском на сто­рону 0,1—0,4 мм.

Червячные фрезы для нареза­ния червячных колес конструктивно зависят от метода нарезания. Для нарезания с радиальной подачей фреза имеет цилиндри­ческую форму. Червячные колеса с углом на­клона линии зуба свыше 8° нарезают с танген­циальной (осевой) подачей фрезы с заборным конусом. Угол заборной части выбирают в пределах 20—26°. Заборная часть составляет примерно 3/4 длины фрезы. Цилиндрическая — калибрующая часть фрезы имеет один полный виток. Геометрические параметры фрезы для нарезания червячных колес должны соответ­ствовать параметрам червяка. Число заходов червячной фрезы равно числу заходов червяка. Толщина зуба фрезы должна быть больше толщины зуба червяка на величину зазора ме­жду зубьями червячной передачи, а внешний диаметр больше на удвоенную величину ра­диального зазора в передаче. Когда фрезеро­вание производят в две операции — черновую и чистовую, то черновая фреза имеет боль­шую высоту головки, а чистовая фреза боль­шую толщину зуба.

Многозаходные червячные фрезы применяют для повышения произво­дительности, точность обработки ими ниже, а параметры шероховатости поверхности больше, чем при работе однозаходными фрезами. При применении многозаходных фрез число зубьев обрабатываемого колеса не дол­жно быть кратным числу заходов фрезы, чтобы не вызвать ошибки в шаге зубьев коле­са. При переходе с однозаходных фрез на двухзаходные производительность повышает­ся на 40 — 50%, а на трехзаходные — на 60—70%. В отечественной промышленности двухзаходные фрезы широко применяют под последующее шевингование, трехзаходные имеют ограниченное применение.

Чистовые червячные фрезы для шлицевых валов с прямобочным профилем изготовляют по ГОСТ 8027-60 (табл. 108). Они предназначены для нарезания зубьев (шлицев) с центри­рованием по боковым поверхностям зубьев и внутреннему диаметру. Зубья фрезы для обработки прямозубых шлицев имеют специальный профиль, Для каждого числа шли­цев данного профиля требуется отдельная фреза. Червячные шлицевые фрезы имеют нормальный и модифицированный профиль. При центрировании шлицевого вала по наруж­ному диаметру в основании зубья фрезы имеют фланк 1 (рис. 24, а) для снятия фаски 2 на вершине шлицев; в ряде случаев высоту шлицев увеличивают. При центрировании шлицевых валов по внутреннему диаметру зубья фрезы снабжают усиками 3 (рис. 24,б). Назначение усика — прорезать канавку 4 во впадине для выхода шлифовального круга. Когда центрирование прямобочных шлицевых соединений осуществляют одновременно по внутреннему диаметру и боковым поверхно­стям, профиль зубьев фрезы имеет более сложную форму. Такие фрезы трудоемки в из­готовлении и имеют невысокую стойкость, по­этому в ряде случаев канавку во впадине зубь­ев прорезают дисковыми фрезами на отдель­ной операции.

Для нарезания шлицев на валах с эвольвентным профилем зубья фрезы имеют прямые профили. Такой фрезой нарезают на валах различное число шлицев, но одного мо­дуля и угла профиля.

Долбяки зуборезные чистовые по ГОСТ 9323 — 79 изготовляют пяти типов и трех клас­сов точности. Долбяки класса точности АА предназначены для нарезания колес 6-й степе­ни точности, класса точности А — для колес 7-й степени точности и класса точности В — для колес 8-й степени точности. Тип 1 — дисковые прямозубые долбяки классов точности АА, А и В (табл. 109). Тип 2 — ди­сковые косозубые долбяки классов точности А и В (табл. 110). Долбяки обоих типов пред­назначены для обработки цилиндрических ко­лес внешнего зацепления. Тип 3 — чашечные прямозубые долбяки классов точности АА, А и В номинальными делительными диаме­трами 50, 80, 100, 125 мм (табл. 111) предназ­начены для нарезания закрытых зубчатых вен­цов. В этом случае конец шпинделя и зажимная гайка находятся во внутренней части долбяка. Чашечные долбяки жестче, чем хво­стовые, поэтому их применяют для обработки более точных зубчатых колес внутреннего за­цепления. Тип 4 — хвостовые прямозубые дол­бяки классов точности А и В (табл. 112) и тип 5 — хвостовые косозубые долбяки класса точ­ности В (табл. 113) применяют для колес вну­треннего зацепления малого размера.

Долбяки имеют форму закаленного шли­фованного колеса с затылованными зубьями. Так как зубья долбяка имеют небольшой ко­нус, после заточки толщина зуба и внешний диаметр уменьшаются, профиль зубьев изме­няется. Для повышения срока службы при на­резании колес внешнего зацепления у нового долбяка увеличивают диаметр делительной окружности. Передний угол для облегчения резания равен 5°. Задний угол при вершине 6—6°30', боковые задние углы по нормали 2—2°30'. При нарезании колес внешнего заце­пления долбяки выбирают максимально воз­можного диаметра, точность обработки и пе­риод стойкости при этом повышаются. Долбя­ки каждого номера изготовляют без модифи­кации профиля и с модификацией. Число зубьев долбяка по возможности не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Для нарезания колес внешнего заце­пления направления угла наклона зубьев долбяка и нарезаемого колеса противоположны, для внутреннего — направления углов наклона зубьев долбяка и колеса одинаковые. Косозубый долбяк проектируют для определенного колеса, его параметры должны быть согласо­ваны с имеющимися на зубодолбежном станке направляющими копира. Для колес внутренне­го зацепления число зубьев долбяка должно быть равно или несколько меньше числа зубь­ев сопряженной шестерни. При увеличении диаметра долбяка происходит срезание угол­ков на вершине зубьев колеса при врезании на полную глубину. В этом случае необходима дополнительная проверка на отсутствие среза­ния. Долбяки для шевронных колес изгото­вляют комплектно — один с правым наклоном зуба, другой с левым для обработки обеих по­ловин шевронного колеса. Диаметры долбяков в комплекте как новые, так и после заточ­ки должны быть одинаковыми.

Дисковые шеверы по ГОСТ 8570-80 изго­товляют двух типов и трех классов точности: при обработке зубчатых колес с числом зубьев более 40 — шеверы класса АА — для колес 5-й степени точности; класса А — для колес 6-й степени точности и класса В — для колес 7-й степени точности. Тип 1 — шеверы с модулем 1 — 1,75 мм с номинальными делительными диаметрами 85 и 180 мм и углами наклона винтовой линии зубьев на делительном цилин­дре 5, 10 и 15º (табл. 114). Тип 2 - шеверы с модулем 2—8 мм с номинальными диаме­трами 180 и 250 мм (табл. 115), углом наклона зубьев 5 и 15°. Шевер каждого размера изгото­вляют с правым и левым направлениями ли­нии зуба. Дисковый шевер имеет форму зака­ленного и шлифованного зубчатого колеса с прямыми или косыми зубьями с большим числом стружечных канавок, расположенных на боковой поверхности зубьев. Шеверы типа 1 имеют сквозные стружечные канавки (табл. 116), а шеверы типа 2 — глухие (табл. 117), расположенные параллельно торцам, перпен­дикулярно направлению линии зуба, и канавки трапецеидальной формы. Шеверы с канавка­ми, расположенными параллельно торцам, по­дучили наибольшее применение. Прочность зубчиков с канавками трапецеидальной формы выше прочности зубчиков с параллельными боковыми сторонами, условия резания хуже. Шеверы изготовляют из быстрорежущей стали по ГОСТ 19267 — 73. Твердость режущей части шевера HRC 62—65. При содержании в стали ванадия и кобальта твердость HRC 63—65. Параметр шероховатости боковых поверхно­стей зубьев Rz = 1,6 мкм.

Диаметр шевера следует выбирать макси­мально возможным по размерам шевинговального станка, особенно при обработке ко­лес с малым числом зубьев. Число зубьев шевера не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса Углы скрещивания, обеспечивающие хорошие условия резания, для колес внешнего зацепления 10—15°, для внутреннего зацепления — около 3°. Увеличе­ние угла скрещивания улучшает условия реза­ния, но ухудшает направляющее действие зубьев шевера во впадине зуба колеса; по­грешность профиля увеличивается. Под ше­вингование зубья червячной фрезы или долбяка должны иметь модифицированный профиль (рис. 25). Утолщения (усики) 2 на головке зуба фрезы служат для подрезания 1 зуба колеса с целью обеспечения зазора головке зуба ше­вера при шевинговании. Величина подрезания должна быть на 0,015-0,025 мм больше, чем снимаемый припуск 5 со стороны зуба; Флан­кированный участок 3 на зубьях фрезы делает­ся для снятия небольших фасок 4 на головке зуба обрабатываемого колеса. В крупносерий­ном и массовом производстве, а также при из­готовлении тяжело нагруженных и бесшумных зубчатых колес для каждого колеса проекти­руют свой шевер и червячную фрезу. Для со­пряженной пары обычно изготовляют один шевер с чистоэвольвентным профилем зубьев, у другого профиль зубьев корригируют для компенсации деформации при термической обработке и снижения уровня шума. Стру­жечные канавки у шеверов для касательного и врезного шевингования расположены по винтовой линии, чтобы заменить отсутствие продольной подачи при снятии стружки. При врезном шевинговании зубья шевера в про­дольном направлении имеют вогнутую фор­му; если необходимо, учитывается бочкообразность зубьев колеса.

Зубчатые хоны представляют собой прямо­зубые или косозубые колеса, обычно состоя­щие из стальной ступицы 2 (рис. 26) и абра­зивного зубчатого венца 1. Зубчатый хон изготовляют того же модуля, что и обрабаты­ваемое колесо, его проектируют для каждого зубчатого колеса с делительным диаметром, увеличенным на 15 — 20 мм. Внешний диаметр хона выбирают в пределах 220—250 мм, ши­рину венца 20—25 мм, угол скрещивания осей хона и обрабатываемого колеса 10—15°. Чис­ло зубьев хона не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Абразивные хоны изготовляют на основе эпоксидных смол с добавлением карбида кремния различной зернистости и в разных пропорциях. Хоны от­ливают в формах, изготовленных по мастер-колесу 5-й степени точности по ГОСТ 1643-81. Радиальное биение зубчатого венца нового хона 0,07—0,10 мм. После износа хоны не восстанавливаются, а остальная ступи­ца используется несколько раз. Для повышения срока службы (до 30 %) зубчатых колес после шлифования их хонингуют. У хона зубья шлифуют, чтобы уменьшить параметр шероховатости поверхности на зубьях зубча­того колеса до Rа = 0,2 мкм. Для обработки мелкомодульных зубчатых колес применяют хоны со стальным корпусом и абразивным по­крытием зубьев. У хонов из синтетических ал­мазов зерна нанесены тонким слоем на бо­ковые поверхности стальных зубьев. После износа покрытие может быть снято и замене­но новым.

Резцы зубострогальные применяют для на­резания прямозубых конических колес. Их раз­деляют на черновые и чистовые. Стандартизо­ваны (ГОСТ 5392 - 80) размеры и конструкция только чистовых резцов. Чистовые резцы из­готовляют четырех типов: 1 — длиной L = 40 мм, 2 — длиной L = 75 мм, 3 - длиной L = 100 мм, 4 - длиной L = 125 мм (табл. 118). Резцы типа 1 изготовляют двух исполне­ний. Резцы исполнения 2 предназначены для работы на зубострогальных станках в одной впадине зуба. Все остальные резцы типа 1 (ис­полнение 1), 2, 3 и 4 применяют для нарезания соседних впадин зубьев.

Резцы выполняют в виде призматического тела, по задней поверхности они не затылованы. Для образования задних углов по вер­шине и на боковой режущей кромке резцы устанавливают в резцедержателях станка под углом 12º к направлению движения и закре­пляют двумя винтами. Опорную плоскость державки выполняют под углом δ, равным: 70° — для резцов типа 1 (исполнение 2); 73º — для резцов типа 1 (исполнение 1), 2 и 3; 75º — для резцов типа 4. Высоту режущей кромки резца h выбирают достаточной для полного профилирования зубьев колеса. Шири­на носика чистового резца S_в (S_в ≈ 0,4m) дол­жна быть не менее половины ширины дна впа­дины у внешнего конца зуба и не более ширины дна впадины у внутреннего конца. При выполнении указанных выше условий и угла профиля одним комплектом резцов можно обрабатывать зубчатые колеса с широ­ким диапазоном модулей. Это особенно эко­номично в единичном и мелкосерийном про­изводстве. Стойкость резцов и прочность зубьев колеса повышаются с увеличением ра­диуса закругления вершины резца на рабочей стороне профиля r₀ (r₀ ≈ 0,3m).

Цельные резцы изготовляют из быстроре­жущей стали. Для резцов типов 2, 3 и 4 до­пускается сварная конструкция: режущая часть — из быстрорежущей стали (HRC 62-65), а державки из сталей 45, 40Х (HRC 35-40). В единичном и мелкосерийном про­изводстве чистовые резцы могут быть исполь­зованы как черновые при обработке способом одинарного деления за несколько проходов с небольшой глубиной резания и низких режи­мах резания. В условиях массового и крупно­серийного производства, особенно при обра­ботке способом двойного деления, применяют специальные черновые резцы с трапецие­видным и криволинейным профилями. Это по­зволяет, значительно повысить режимы реза­ния и стойкость резцов при чистовом нареза­нии, а также уменьшить припуск. Резцы работают по два в комплекте, каждый из ре­зцов обрабатывает одну сторону зуба. Во время резания используют два конца резцов. После затупления одной стороны резцы ме­няют местами и поворачивают на 180°. Стой­кость резцов, покрытых нитридом титана, повышается, особенно существенно до первой заточки. Для чистовой обработки стальных зубчатых колес передний угол резца γ = 20º, а для колес из латуни и бронзы γ = 5 ÷ 10°.

Головки зуборезные для нарезания прямо­зубых конических колес изготовляют сборными со вставными резцами. Резцовые головки с номинальным диаметром d₀ = 150 мм (ОСТ 2И45 7-76 ÷ ОСТ 2И45 9-76) предназначены для обработки колес модулем m = 0,5 ÷ 3 мм, с d₀ = 278 мм (ОСТ 2И45 10-76 и ОСТ 2И45 11—76) для m = 1,5 ÷ 8 мм, с d₀ = 450 мм (ОСТ 2И45 1-74 ÷ ОСТ 2И45 3-74) для m = 3 ÷ 12 мм. Комплект резцовых головок состоит из праворежущей (нижней) головки, которая вращается против часовой стрелки, если на нее смотреть с лицевой стороны, и леворежущей (верхней), вращающейся по часо­вой стрелке. Праворежущая резцовая головка с d₀ = 278 мм показана на рис. 27. Затылованные резцы 3 устанавливают в корпусе 4 и закрепляют диском 2, в котором выполнены пазы. На шпиндель зубофрезерного станка го­ловку устанавливают по посадочному конусу 6 с опорой на торец 5. Для съема головки со станка предназначены выжимные винты 1. На­резание конических колес с бочкообразными зубьями производят резцами, режущая кромка которых имеет угол поднутрения β. С увеличе­нием этого угла бочкообразность зубьев уве­личивается, пятно контакта на зубьях обра­батываемого колеса становится короче.

Резцы изготовляют из быстрорежущей ста­ли твердостью HRC 62 — 65, а корпус из ста­лей марок 40Х (HRC 45-50) или ХВГ (HRC 50 — 55). Передний угол резцов у для обработ­ки конических колес из стали равен 20º, из бо­лее мягких металлов (латуни и бронзы) 10-15°. После сборки и заточки резцовой го­ловки радиальное биение вершин резцов отно­сительно оси посадочного отверстия должно быть не более 0,03 — 0,04 мм. Торцовое биение резцов зуборезных головок, измеренное посе­редине режущих кромок:

Резцовые головки-протяжки для нарезания прямозубых конических колес относят к на­иболее сложным зуборезным инструментам. Различают комбинированные, чистовые и чер­новые резцовые головки-протяжки. Комбини­рованные резцовые головки-протяжки (рис. 28) применяют для окончательной обработки зубьев конических колес с модулем 5 мм и ме­нее. Они состоят из черновых, получистовых и чистовых резцов, объединенных в блоки по 4—6 резцов. Резцы в протяжках затылованы, задние углы по вершине равны 12°, а по боко­вой режущей кромке ~5°. Боковые поверхно­сти резцов имеют вогнутую форму, выполнен­ную дугой окружности одного радиуса. Угол профиля резцов протяжки равен 22° 30'. Пере­дний угол резцов γ получают во время заточ­ки, обычно он равен 15°. Резцовая головка-протяжка в процессе резания не имеет подачи на изделие, подача достигается подъемом ре­зцов в радиальном направлении в пределах 0,1—0,2 мм. Профиль чистовых резцов, взаи­мосвязанный с продольным перемещением протяжки, обеспечивает правильную конус­ность и кривизну боковой поверхности в лю­бой точке зуба.

Блоки резцов 1 (см. рис. 28) в корпусе про­тяжки 2 базируют по цилиндрической и кони­ческой поверхностям и закрепляют двумя вин­тами 8. Затяжку винтов производят динамоме­трическим ключом с определенным крутящим моментом. Между собой блоки контактируют по выступу 3. При сборке протяжки первона­чально в корпус устанавливают блоки, ко­торые фиксируются в угловом положении по установочным штифтам 4 и 6. Затем последо­вательно собирают блоки с меньшими поряд­ковыми номерами. Зазор между посадочными поверхностями блоков и установочных штиф­тов должен быть менее 0,025 мм, В протяжке предусмотрены два безрезцовых участка 5 и 7, которые предназначены соответственно для установки державки с резцом для снятия фа­ски на внешнем конце зуба и деления заготов­ки для обработки следующего зуба без отвода протяжки. Установку резцовой головки-про­тяжки на шпиндель зубопротяжного станка осуществляют одновременно по конусному от­верстию В и торцу Т с минимальным натягом 0,15—0,25 мм, Бели высота зуба не позволяет комбинированной протяжкой завершить обра­ботку зуба за одну операцию (как правило, ко­нических колес с модулем более 5 мм), то применяют раздельно черновые и чистовые голов­ки. Черновые резцовые головки-протяжки со­стоят только из черновых резцов, у них отсутствует фасочный резец, на место которо­го установлен дополнительный 16-й блок рез­цов. Чистовые протяжки имеют получи­стовые и чистовые резцы. В табл. 119 приве­дены основные технические характеристики комбинированных, черновых и чистовых рез­цовых головок-протяжек. Резцовые головки-протяжки могут быть праворежущими, вра­щающимися против часовой стрелки, и леворежущими. При обработке на зубопротяжных станках 5245 и Ст-1222 (ЗИЛ) используют праворежущие резцовые головки, а на станках 5С268 и 5С269 — леворежущие. Если на станке необходимо использовать резцовую головку-протяжку, направление вращения которой противоположно направлению вращения шпинделя, то протяжку на станок устанавли­вают на противоположный торец Т₁ и конус­ное отверстие В₁. Для совмещения оси симме­трии резцов с осью заготовки на шпиндель станка устанавливают переходник требуемой высоты.

Головки зуборезные, изготовленные по ме­трической системе (ГОСТ 11902-77, ГОСТ 11903-77), разделяют на цельные с номи­нальным диаметром от 20 до 80 мм и сборные с диаметром от 100 до 1000 мм для нарезания конических колес с круговыми зубьями и ис­ходным контуром по ГОСТ 16202 — 81, а так­же на сборные головки для нарезания ги­поидных зубчатых колес с номинальным диа­метром от 160 до 500 мм и диапазонами углов профилей резцов: наружных от 10 до 26° и внутренних от 14 до 36º. Для чистовых голо­вок установлены следующие номера резцов N: 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 30, 26, 42; для черновых 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24. Углы профилей рабочих сторон резцов цельных го­ловок, черновых и чистовых сборных головок (рис. 29) определяют по формулам: наружных а_оеº = а_n-10N; внутренних a_oiº = a_n + 10N, где N в угл. мин.

Цельные резцовые головки (рис. 29, а) изго­товляют двусторонними с наружными 1 и вну­тренними 2 резцами, устанавливаемыми по­очередно, двух типов: 1 с нормальным и тип 2 с увеличенным числом резцов. Материалом для головок служит быстрорежущая сталь с твердостью рабочей части инструмента HRC 62 — 65. Головки могут быть нормальной и по­вышенной точности. Торцовое биение вершин резцов головок нормальной точности между резцами 0,015 мм, в пределах одного оборота 0,025 мм и головок повышенной точности — соответственно 0,010 и 0,020 мм. Радиальное биение вершин резцов посередине режущих кромок головок нормальной точности 0,010 мм, повышенной точности 0,005 мм. Сборные чистовые резцовые головки могут быть дву­сторонними, односторонними, праворежущими и леворежущими. Двусторонние чистовые резцовые головки (рис. 29,б), содержащие на­ружные 1 и внутренние 2 резцы, применяют в основном для чистового нарезания зубьев колеса. В единичном и мелкосерийном про­изводстве чистовые двусторонние резцовые го­ловки можно использовать как черновые. В этом случае целесообразно нарезать зуб на полную высоту за несколько проходов при бо­лее низких режимах резания. Резцы чистовых головок изготовляют из быстрорежущей стали (HRC 56—62). Их можно регулировать в радиальном направлении. Резцы головок с номи­нальным диаметром 250 мм и более допускается изготовлять сварными. Корпуса чи­стовых головок изготовляют из сталей 12ХН3А и 20ХН2М (HRC 56-62). Пре­дельные отклонения чистовых резцовых голо­вок после сборки, заточки и регулирования рез­цов приведены в табл. 120. Черновые рез­цовые головки изготовляют двух типов: дву­сторонние и трехсторонние. Двусторонние резцовые головки, каждый резец которых в процессе резания одновременно обрабаты­вает боковую сторону и часть дна впадины зу­ба, применяют при нарезании зубьев методом обкатки и врезания. В массовом и крупносе­рийном производстве их используют главным образом при обработке методом обкатки. Трехсторонние резцовые головки (рис. 29, в) применяют только при работе методом вреза­ния в условиях массового и крупносерийного производства. Они содержат резцы трех ти­пов: наружные 1, внутренние 2 и средние. Наружные и внутренние резцы предназначены для обработки только боковых сторон зуба и не касаются дна впадины. Средние резцы устанавливают на 0,20—0,25 мм выше наружных и внутренних, они обрабатывают только дно впадины зуба. Число средних рез­цов в головке равно половине общего числа резцов. Резцы черновых головок не регули­руют в корпусе. Их изготовляют из быстроре­жущей стали (HRC 62 — 65), а корпус из стали марки 40ХН2МА (HRC 40-45). После сборки и заточки резцов торцовое биение по верши­нам от резца к резцу не должно превышать 0,025—0,030 мм, в пределах одного оборота 0,05—0,06 мм. Радиальное биение резцов посе­редине режущих кромок — не более 0,03 — 0,04 мм. В табл. 121 — 123 приведены основные гео­метрические параметры резцовых головок для конических и гипоидных зубчатых колес. Образующие диаметры рассчитывают в зави­симости от номинального диаметра d₀ резцо­вой головки и развода резцов W (см. рис. 9): для наружных резцов d_0e = d₀ + W; для вну­тренних d_oi = d₀ — W.

Большое распространение получила также дюймовая система номинальных диаметров резцовых головок (табл. 124). Резцовые голов­ки с номинальным диаметром до 2" изгото­вляют цельными, а головки с диаметром 3,5" и выше — сборными.

Среди чистовых резцовых головок наибо­лее распространены головки типа Хардак (рис. 30). Их изготовляют односторонними и дву­сторонними с номинальными диаметрами: 5; 6; 7½, 9; 12 и 16". Точное изготовление кор­пуса 3, закаленного до твердости HRC 57, рез­цов 7, регулировочных клиньев 5 с винтами 4 и подкладок 6 обеспечивает идентичность образующих диаметров резцовых головок в пределах 0,254 мм и позволяет сохранить практически неизмененными форму и располо­жение пятна контакта на зубьях обрабаты­ваемых колес при замене головки. Посадку рез­цовой головки на шпиндель станка осущест­вляют одновременно на конусное отверстие 10 и торец 9 с небольшим натягом, который контролируется зазором 0,076—0,127 мм ме­жду торцами головки и шпинделя в первона­чальный момент ее установки. Кольцевая ка­навка 11 предотвращает износ шпинделя и деформацию корпуса головки при установке ее на станок. Резцы закрепляют винтами 8 под углом 10°, благодаря чему обеспечивается плотная посадка обоих буртиков 12 резца на передний торец головки без дополнительного подстукивания по его вершине Крутящий мо­мент при затяжке резцов головок 5 и 6" равен 35 Н·м, головок 7,5 и 9" —55 Н·м, головок 12 и 16"—69 Н·м. Торцовое биение вершин резцов от резца к резцу 0,05 мм, в пределах одного оборота 0,076 мм Радиальное биение вершин резцов посередине режущих кромок от резца к резцу 0,0003 мкм.

С помощью регулировочных клиньев 5, из­готовленных с отклонением от номинального угла на величину ±0,5; ±1,0; ±1,5', в голов­ках выдерживаются отклонения угла профиля резцов относительно базового резца 1 с точ­ностью 0,0015 мм на длине режущей кромки. Для повышении точности расположения базо­вого резца в головке вместо регулировочного клина и подкладки в паз устанавливают ма­стер-подкладку 2, которую изготовляют с вы­сокой точностью.

Для чистового нарезания зубьев колеса по­луобкатных конических и гипоидных передач методом копирования применяют резцовые головки-протяжки, которые за один оборот обрабатывают одну впадину зубьев колеса. Радиус расположения режущих кромок на­ружных резцов в протяжке от первого к последнему равномерно возрастает, а радиус внутренних, наоборот, равномерно умень­шается. Резцовые головки-протяжки типа Формейт изготовляют с номинальными диа­метрами 5, 6, 7,5, 9 и 12" со вставными резца­ми или сегментами, состоящими из двух — четырех резцов. Припуск, снимаемый каждым резцом, одинаков. В зависимости от диаметра резцовой головки и качества чернового наре­зания зубьев он равен 0,02—0,04 мм. Разница в радиусах первого и последнего одноименных резцов равна припуску на сторону зуба 0,2-0,4 мм. Последние два резца в головке являются калибрующими, их высота на 0,05—0,10 мм меньше высоты предшествую­щих калибрующих. С целью повышения точ­ности обработки калибрующие резцы распо­ложены таким образом, что они вступают в резание после того, как предшествующий за­кончит обработку. Резцовые головки-протяж­ки типа Геликсформ изготовляют с номи­нальными диаметрами 5, 6, 7,5, 9 и 12" со вставными резцами без клиньев и подкладок. Так как в процессе нарезания зубьев кроме вращения требуется еще осевое перемещение резцов, число резцов в головке ограничено. Независимо от номинального диаметра голов­ки имеют по восемь резцов, расположенных с угловым шагом 36°. Припуск, снимаемый резцовой головкой за один оборот, составляет 0,2 мм на сторону зуба.

Резцовые головки с острозаточенными рез­цами (рис. 31) предназначены для нарезания зубьев конических и гипоидных колес. Корпус головки 1 установлен с натягом в массивном кольце 2. В радиальных пазах корпуса устана­вливают острозаточеиные наружные 3, сред­ние 4 и внутренние 5 резцы, которые закре­пляют винтами 6 через прокладки 7. Кон­струкция острозаточенных резцов значительно упрощена Их выполняют из прямоугольного бруска без затылования. Задние углы по вер­шине и на боковой режущей кромке образуют­ся за счет наклона резца в корпусе головки на угол 12°. Изготовление резцов и их заточку по длине резца осуществляют на профильно-шли­фовальном станке по боковым поверхностям 8 и вершине 9. Переднюю поверхность 10 у наружных и внутренних резцов не затачи­вают, ее изготовляют в первоначальный мо­мент в заготовке под углом 20° и покрывают износостойким материалом для предотвраще­ния образования лунки и уменьшения трения при сходе стружки с передней поверхности резцов. Резцы в головке в радиальном направле­нии не регулируют, после изготовления и за­точки их устанавливают в корпусе по высоте до упора. Резцовые головки с острозаточенными резцами изготовляют черновыми и чи­стовыми. Черновые резцовые головки могут быть двусторонними и трехсторонними (последовательность расположения резцов в по­следних — наружный, средний, внутренний, средний и т. д.). Чистовые головки изгото­вляют двусторонними и трехсторонними (по­следовательность расположения резцов в по­следних — наружный, внутренний, средний, на­ружный и т. д.). Увеличение числа наружных и внутренних резцов в чистовых трехсторон­них головках позволяет уменьшить шерохова­тость боковых поверхностей зубьев при наре­зании колес из целых заготовок. Радиальное биение режущих кромок чистовых резцов по­сле заточки и сборки не должно превышать 0,0025 мм, черновых — 0,025 мм. Преимуще­ство резцовых головок с острозаточенными резцами по сравнению с затылованными — низкая стоимость и простота изготовления рез­цов, повышение периода стойкости резцов в 2—5 раза за счет увеличения числа переточек до 40—45, возможность размещения большого числа резцов в головке. Основные геометриче­ские параметры острозаточенных резцовых головок и число резцов в головках, изгото­вленных в дюймовой системе, приведены в табл. 125, 126.