Плоские (дисковые) кулачки, применяемые в токарных автоматах и других машинах, имеют участки профиля, очерченные по спирали Архимеда. На рис. 1, а показан кулачок, рабочий профиль которого представляет собой один полный виток спирали. Размер Р называется шагом спирали. В ряде случаев профиль кулачка состоит из нескольких спиралей с разным шагом, сопряженных между собой дугами окружностей и прямыми линиями. Так, например, кулачок на рис. 1, б имеет неполную спираль 1-2, охватываемую центральным углом φ1, и спираль 3-4, охватываемую углом φ2.
Рис. 1. Параметры рабочего профиля кулачка
Расстояния h1 и h2 называют подъемом спирали на участках, соответствующих центральным углам φ1 и φ2. Если известен подъем спирали h и соответствующий ему центральный угол φ, то шаг спирали Р можно определить по формуле:
P=(360°/φ)h.
Обычно центральный угол, охватывающий центральный участок, задается не в градусах, а в сотых долях полной окружности, т. е. при построении профиля кулачка из его центра проводят не 360 лучей (360°), а 100 лучей. Тогда последняя формула примет вид:
P=(100/n)h,
где P - шаг спирали, отнесенный ко всей длине окружности, мм; n - число лучей (сотых долей окружности), занимаемых спиралью Архимеда; һ - подъем спирали на участке, содержащем n лучей или сотых долей окружности.
В большинстве случаев фрезерование спиралей производится используя горизонтально-фрезерные станки по металлу и концевые фрезы, закрепляемые в поворотном шпинделе накладной фрезерной головки. Обрабатываемый кулачок центрируют и закрепляют на консольной оправке, установленной в шпинделе делительной головки. При фрезеровании кулачков оси шпинделей фрезерной и делительной головок всегда расположены параллельно. Если шпиндель головки установлен вертикально (рис. 2, а), то передаточное отношение сменных зубчатых колес, соединяющих винт продольной подачи стола станка с валиком привода головки, определяют по той же формуле, как и фрезерование винтовых канавок:
iсм = A/P
При малых значениях шага спирали Р ведущие сменные зубчатые колеса получаются настолько большими, что передача вращательного движения винта шпинделю делительной головки становится невозможной. Поэтому обработку кулачков с такими спиралями производят при наклонно установленных делительной головке и шпинделе.
Рис. 2. Схемы фрезерования профиля кулачка при вертикальном (а) и наклонном (б) расположении оси шпинделя делительной головки: 1 - стол; 2 - делительная головка; 3 - фреза; 4 - заготовка
Передаточное отношение сменных зубчатых колес, соединяющих винт продольной подачи стола с валиком привода делительной головки, при наклонном положений шпинделя (рис. 2, б) находят по формуле:
iсм = A sinω / P,
где A - характеристика станка; P - шаг спирали, отнесенный к полной окружности, мм; ω - угол наклона шпинделя делительной головки к направлению продольной подачи стола.
Наладка станка для обработки плоских кулачков, выполненных по спирали Архимеда, производится следующим образом:
- устанавливают сменные зубчатые колеса для фрезерования винтовой канавки с произвольным шагом;
- шпиндель делительной головки и фрезу располагают под углом ω, величину которого находят по формуле:
sin ω = Pк / P
где Рк - шаг спирали данного кулачка, отнесенный к полной окружности, мм; Р - шаг винтовой канавки, для фрезерования которой выбраны сменные зубчатые колеса, мм.
Установив сменные зубчатые колеса для фрезерования винтовой канавки с продольным шагом Р, можно обрабатывать кулачок с несколькими спиралями, не меняя установку зубчатых колес, а только изменяя угол наклона шпинделя делительной головки и фрезы при переходе от одного участка кулачка к другому.
Если подлежащая обработке спираль ограничивает кулачок только на некотором участке и характеризуется подъемом һ, то угол наклона шпинделя делительной головки определяют по следующим формулам:
- для спирального участка, ограниченного центральным углом, sin ω = 360h / βP;
- для спирального участка, выраженного в сотых долях полной окружности, sin ω = 100h / nP,
где h - подъем спирали на участке, соответствующем центральному углу, мм; β - центральный угол, соответствующий этому участку, град; n - число сотых долей окружности, содержащихся в данном участке; Р - шаг винтовой канавки, для обработки которой установлены сменные зубчатые колеса, мм.
Длина режущей части фрезы должна быть больше толщины кулачка.
