Проектиране на червячни фрези в среда KOMPAS-GRAPHIC
Олег Борисенко Юри Музичук Виталий Ситник
Публикувано: "CAD and Graphics" №6, 2002
Една от най-често срещаните задачи, които възникват при технологичната подготовка на производството, е проектирането на режещи и измервателни инструменти. Дизайнът на червячните фрези заема специално място тук, тъй като е свързан с по-сложни изчисления. За решаването на този проблем е проектирана библиотеката с приложенияCAD Фрезоване, създадена в "CAD Center" (Лвов) в сътрудничество с Лвовския инструментален завод, който действа като инициатор на задачата и първи потребител на системата.
Червячните фрези се използват за груба и довършителна обработка на цилиндрични детайли с външно зацепване с прави, винтови и зъби тип "рибена кост". Могат да работят с аксиално, радиално, диагонално и тангенциално подаване. В последния случай конструкцията на фрезата е снабдена с режеща част с дължина, равна на две аксиални стъпки на фрезата и с ъгъл на конуса 20,30°. Според метода на закрепване фрезите са направени монтирани и опашка.
СистематаCAD Millsреализира дизайна на черупкови котлони, които не използват тангенциално подаване, с наклонен ъгъл на зъба 0° (за режещи зъбни колела), правостранно шлицови валове, зъбни колела и нестандартни части. Основната задача, коятоCAD Cuttersрешава е проектирането на котлони за:
- зъбни колела (GOST 1643-81 - фреза GOST 9324-80),
- шлицови валове (GOST 1139-80 - фреза GOST 8027-86),
- зъбни колела (GOST 591-69 нож GOST 15127-83),
- части с нестандартен профил.
Процесът на проектиране се състои от следните стъпки:
- задаване на първоначалните данни,
- определяне на параметрите на ножа според стандартите,
- изчисляване на геометриятазъби,
- изчисляване на проектните размери на фрезата,
- попълване на документация
- проверка на профила на ножа.
В случай на проектиране на нестандартни части (горещо шлицови валове и т.н.) се добавя етапът на проектиране на профила на фреза според профила на детайла с помощта на графичен метод.
При определяне на профила на фрезата се използва методът на сработване, профилът на инструмента е обвивката на последователни позиции на профила на продукта по време на валцуване без плъзгане на началния кръг на продукта по първоначалната права линия на инструмента. От друга страна, профилът на шлицовия вал се формира като обвивка на последователните позиции на зъбите на инструмента по време на търкаляне без плъзгане на първоначалната права линия на инструмента по първоначалната обиколка на продукта, което позволява да се получи профилът на продукта според съществуващия профил на фрезата за проверка.
Профилът на фрезата може да се определи аналитично, графично и графично. За стандартни профили на шлицови валове и зъбни колела се препоръчва използването на аналитичния метод. Изчисляването на червячните фрези се състои в определяне на размерите на профила на фрезата в аксиалното сечение, ако фрезата е архимедова, или в нормалното сечение, ако фрезата е извита.
Определянето на профила на червячните фрези, независимо от техния тип и предназначение, се извършва в равнината на нормалното сечение спрямо завоите на фрезата. В този случай основните размери на профила на фрезата се определят като размерите на релса с права страна, която е в зацепване без хлабина със зъбите на режещото колело. Такава релса се нарича оригинална инструментална релса. В съответствие с това ъгълът на профила на фрезата се приема равен на номиналния ъгъл на зацепване на колелото, а предпоставката е равенството на основните стъпки на режещата стойка и колелото.CAD Cuttersнапълно изчислява размерите на профила на ножа (фиг. 1) като за стандартна серияизходни данни, а за междинни размери.
Външният диаметър, типът на главния червей, броят на пусковете, диаметърът на отвора, дължината на режещата част на фрезата са структурни елементи и се избират по стандарти или се задават въз основа на паспортните данни на машината и експлоатационния опит на фрезите. Първоначалните данни за изчисляване на плотове за рязане назъбни колеласа параметрите на зъбното колело:
- модул,
- профилен ъгъл на оригиналния контур на колелото,
- външен диаметър,
- разделителен диаметър,
- диаметър на кухината.
В зависимост от параметрите на предавката се избират и началните параметри на фрезата. В случай на проектиране на нож за бръснене се избира профилна модификация. Фрезите за бръснене се различават от плочите с общо предназначение по профилна модификация. Целта на модифицирането на профила на фрезите е да се подобрят условията на бръснене, което се получава при определено разпределение на надбавката за бръснача (фиг. 2).
Основните размери нашлицови връзкисе регулират от GOST 1139-80, който предвижда три серии от връзки, леки, средни и тежки, с вал и втулка, центрирани по външния диаметър D, вътрешния диаметър d и по страните на зъбите b. Същността на центрирането върху един от параметрите на вала е, че в зависимост от вида му размерът се задава по-точно само на един от тях, докато другият се изпълнява с по-малка точност. Отстрани на шлицовите зъби и при трите вида центриране трябва да се осигури точно прилягане, поради което толерансът за дебелината на зъбите е зададен втесни граници.
Всички данни на фрезата се задават в зависимост от параметрите на шлицевия вал. За стандартни серии валове стойностите се избират от диапазон, а за нестандартни се задават отделно. Класове на точност A и B се използват за финишни фрези, C за груби фрези. При проектирането на груби фрези дебелината на зъба, външният диаметър и вътрешният диаметър се задават, като се вземе предвид допустимото количество за последваща обработка (фиг. 3).
Следващата стъпка е изборът на взаимозависими стойности на диаметъра на първоначалния кръг и стъпката на профила. Системата ви позволява да зададете диаметъра и да изчислите стъпката на профила или да зададете стъпката и да изчислите диаметъра. Профилът на ножа е крива, обвивка на последователни позиции на профила на ролката, когато началният кръг на ролката се търкаля по първоначалната права линия на ножа. На практика тази крива се заменя с една или повече кръгови дъги. Отклоненията от теоретичната крива се изчисляват по метода на Семенченко [3] или по-точен метод [2] (фиг. 4).
Системата изчислява до осем референтни дебелини на профила на фреза. В горната част, началната линия и фланга, дебелината се изчислява автоматично. Освен това контролната дебелина на шлица се изчислява на височината на мустака (сплайн тип А) и на височината на точката на свързване на две дъги. Останалите контролни точки на профила се изчисляват по желание на потребителя с подходяща настройка на височината отгоре или от стартовата линия.
След изчислението се извеждат размерите на профила с възможност за промяна на параметрите: ширина на мустака, дълбочина на жлеба и ъгъл на фланга (фиг. 5). При редактиране на стойности в прозорци на всички етапи на проектиране зависимите параметри се преизчисляватавтоматично.
За изчисляване назъбно колелосе задават следните параметри: стъпка, диаметър на зацепващия елемент на веригата, клас на точност на фрезата, брой зъби на зъбно колело и се посочва наличието на изместване на центъра на кухите дъги.
Системата изчислява размерите на профила на фрезата (фиг. 1). В случай на задаване на нестандартни първоначални данни (не от GOST 591-69), е необходима допълнителна проверка на профила чрез графичен метод.
Графичният метод се реализира с помощта наK3 модула за CAD мелници. Препоръчва се да се използва при получаване на профил за нестандартни детайли (валове с горещи шлици, зъбни колела с модификации и др.) Или нестандартни профили на валове с шлици (с неравномерно смилане), както и за проверка на аналитичното изчисление. Базира се на емулация на процеса на рязане чрез задаване на законите на движение на частите и извършване на булеви операции (фиг. 6). Полученият профил на релса (или част) се използва за направата на инструменти и шаблони от втори ред.
При изчисляване на дизайна на ножа, дизайнерът има възможност да зададе нестандартни размери на външния диаметър и монтажния отвор (в противен случай те се избират автоматично от системата от стандартните редове). Външният диаметър се избира от диапазон или ръчно, монтажният отвор се въвежда само от предложената серия. Параметрите на геометрията на зъбите са взаимосвързани. Например, когато се променя коефициентът на опора, допълнителният коефициент на опора и дълбочината на канала се преизчисляват едновременно (фиг. 7).
Анализира се и съотношението на височината и дебелината на зъба. Стойността на пропорцията се задава в настройкитесистеми. В случай на неизпълнение на условието за приемливост на дебелината на тялото на фрезата в опасния участък, системата ще предложи три варианта за решаване на проблема: направете жлебовете за стружки прави и поставете шпонката под зъба, намалете монтажния отвор или променете зададените параметри. Стойността на съотношението на опасния участък към диаметъра на кацане се задава в системните настройки.
