Сотрудничество
ИСКУССТВО
КРАСОТА И ЗДОРОВЬЕ
РЕМЕСЛО
КУЛЬТУРА И ИСТОРИЯ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ЭКОЛОГИЯ
ЕДА И НАПИТКИ
ОБРАТНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
НАУКИ
СПОРТ
ТЕХНОЛОГИИ
НОСИМЫЕ УСТРОЙСТВА
Фрезы Фэллоуза для зубострогания (US 579,708): 3D-модели
Переведено
3DBonanza

Создано

3DBonanza

1. октябрь 2026US
68
0
0
0
0

Фрезы Фэллоуза для зубострогания (US 579,708): 3D-модели

Семь 3D-моделей из патента Эдвина Р. Фэллоуза на зубострогальный станок, US 579,708 (1897): фреза для зубострогания с рис. 11 с 40-зубым колесом и внутренним зубчатым венцом на 60 зубов, который она нарезает, фреза для звёздочки с рис. 20 с её звёздочкой и четырёхлопастная фреза с рис. 21 с квадратным брусом, который она обрабатывает.

Каждая модель имеет собственный шаг, идущий после шага, который её объясняет. Последний шаг охватывает печать всех семи.

Средний
Несколько часов печати; слайсер показывает точное время

Инструкции

1

Фреза на рис. 11

Фреза Феллоуза c представляет собой «зубчатый корпус из закалённой стали» с чередующимися выступами 2 и впадинами 3. Концы выступов образуют ряд металлорежущих зубьев. Её внешний торец 4 «слегка утоплен или скошен», поэтому угол резания каждого зуба слегка острый, что обеспечивает передний угол. Задний угол создаётся наклоном оси фрезы относительно оси заготовки, а не затыловкой зубьев, поэтому зубья идут прямо. На рис. 11 корпус выполнен цельным с коническим хвостовиком и имеет коническое углубление на режущем конце.
2

Зуборезная фреза (рис. 11) в 3D

Её пропорции масштабированы по рис. 11. В патенте не приведены размеры, поэтому число зубьев, модуль и угол зацепления являются принятыми стандартными значениями. Это демонстрационная и учебная модель, а не рабочий инструмент.

Поверните фрезу в просмотрщике и посмотрите на вогнутую режущую поверхность и конусообразную полость. Она построена в FreeCAD по точному профилю эвольвентного зуба и сохранена как единая объединённая сетка .blend. Открывается в бесплатной программе Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
3

Как фрезеровщик нарезал эти зубья

В станке Феллоуза заготовка «поворачивается шаг за шагом синхронно с фрезой», а фреза совершает возвратно-поступательное движение над ней, и каждым ходом снимается немного металла. В его описании патента приведён результат: «Фреза формирует профиль кривой каждого зуба зубчатого колеса, нарезанного на заготовке, так что каждый нарезанный зуб теоретически правилен», и «Одного размера фрезы для любого заданного шага достаточно для нарезания колеса любого размера». Эта модель была изготовлена таким же способом. 24-зубая фреза прокатывалась ровно один полный оборот вокруг заготовки диаметром 105 мм в 2 400 положениях, и каждое положение вычиталось из заготовки.
4

Шестерня с 40 зубьями, которую она нарезает, в 3D

Ни один зуб не был нарисован вручную. Боковые поверхности получились как настоящие эвольвенты, а вершины режущего инструмента оставили криволинейный галтель у основания, как у реальной нарезанной шестерни. Число зубьев, ширина венца и диаметр отверстия — заданные параметры; патент не приводит размеров.

Вращайте шестерню во вьюере и посмотрите на кривую, где каждая боковая поверхность сходится с впадиной. Эту кривую создали вершины резца, её никто не рисовал. Модель построена в FreeCAD и сохранена как единая объединённая сетка .blend, которую можно редактировать в бесплатном Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
5

Один резец, внутри и снаружи

Спецификация Феллоуза: «Один и тот же резец с одинаковой лёгкостью и точностью нарезает как внешние, так и внутренние зубья зубчатых колёс. Это важное преимущество, поскольку внутренние зубчатые колёса очень трудно нарезать точно на каком-либо из зубонарезных станков, используемых в настоящее время». Чтобы создать эту модель, опубликованный 24-зубый резец был прокатан по внутренней поверхности заготовки-кольца на один полный оборот в 3 600 положениях, и каждое положение вычиталось. Внутри кольца резец и заготовка вращаются в одном направлении.
6

60-зубое внутреннее зубчатое колесо с кольцевым венцом, в 3D

Феллоуз считал это одним из преимуществ своей машины: одна фреза нарезает как внутренние, так и наружные зубья. Боковые поверхности получились как настоящие внутренние эвольвенты. Число зубьев, ширина обода и ширина венца — заданные параметры; патент не приводит размеров.

Вращайте кольцо в просмотрщике и посмотрите на зубья на его внутренней стороне. Их сформировала фреза, а не кто-то нарисовал вручную. Модель создана в FreeCAD и сохранена как единая объединённая сетка .blend, редактируемая в бесплатной Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
7

Фреза на рис. 20

Феллоус: «На рис. 20 показана фреза c3, выполненная для нарезания звёздочки цепной передачи, причём зубья длиннее промежутков между ними.» На чертеже показана фреза c3 со стороны режущего конца: она катится по ободу звёздочки, закреплённой на её оправке. Предыдущие зубья обода уже оформлены, а тот, что находится перед фрезой, формируется. Та же машина и то же обкатное движение, которые нарезают зубья зубчатых колёс, нарезают и зубья звёздочек. Меняется только профиль фрезы.
8

Фрезa-колесо с звездочкой (рис. 20) в 3D

Она имеет семь широких зубьев с более узкими впадинами между ними, как и говорится в его тексте: «зубья длиннее промежуточных впадин». В патенте не приведены ни размеры, ни математическая форма зуба для этой фрезы, поэтому её профиль был перенесён с чертежа патента. Корпус позади зубьев, таким образом, является допущением: хвостовик, полость и вогнутая поверхность скопированы с зуборезной фрезы с рис. 11. Это демонстрационная и учебная модель, а не рабочий инструмент.

Вращайте фрезу в просмотрщике и осмотрите её режущую поверхность. Семь зубьев повторяют собственный контур Феллоуза: он был перенесён с чертежа патента, а не нарисован заново. Модель создана в FreeCAD и сохранена как единая объединённая сетка .blend, которую можно редактировать в свободной программе Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
9

Что показано на рис. 20 и что было измерено

На рис. 20 показан резец c3, катящийся по ободу звёздочки на рычаге. Одна зубцовая впадина обода завершена, другая находится в углублении резца, а пунктирная линия отмечает следующий зуб перед его обработкой. Измерение выполнено по скану 300 dpi в масштабе резца: два соседних нарисованных зуба отстоят друг от друга на 20,5–21,0 градуса относительно центра обода, в зависимости от того, как берётся центр каждого зуба, что даёт 17,2–17,6 зуба. Были сгенерированы и подогнаны к нарисованным зубьям варианты с 17 и 18 зубьями. Колесо с 18 зубьями ближе к чертежу: его медианное расстояние до рисунка составляет 1,0 мм, против 1,4 мм для 17 зубьев. Центр резца находится на расстоянии 119,4 мм от центра колеса. Радиус необработанной поверхности обода составляет 93,6 мм. При этих значениях обкатка резцом даёт впадину на радиусе 81,95 мм, против нарисованной линии впадины на радиусе 82,26 мм.
10

Звёздочка, которую она режет, в 3D

Количество её зубьев, межосевое расстояние и обод взяты из измерений на чертеже. На чертеже показаны обод и одна обломанная спица, поэтому число спиц, ступица, отверстие и толщина — заданные вручную параметры.

Вращайте колесо в просмотрщике. Его восемнадцать зубьев были вырезаны перекатыванием фрезы по рис. 20 относительно обода, а не нарисованы вручную. Наложенные на чертёж Феллоуза, они совпадают с его готовым зубом, с зубом во впадине фрезы и с его пунктирным контуром. Модель создана в FreeCAD и сохранена как единая соединённая сетка .blend, которую можно редактировать в свободном Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
11

Фрезер на рис. 21

Феллоуз: «На рис. 21 я показываю фрезу c' с криволинейными зубьями или выступами, профилированными так, чтобы образовать на заготовке, подаваемой к ней, четыре плоские поверхности c2.» На чертеже c' изображена как четыре закруглённые доли, сходящиеся в острия, которые вращаются относительно квадратной заготовки с четырьмя гранями, помеченными c2. Стрелки показывают, что обе детали вращаются в противоположных направлениях, как зацепляющаяся пара: четыре доли для четырёх граней, один оборот для одного оборота. То же обкатывание, которое здесь формирует зубья шестерни, формирует и квадрат.
12

Что измеряет чертёж и что показала симуляция

Измерения по скану с разрешением 300 dpi: четыре лепестка расположены под углом 90 градусов друг к другу с точностью около 1 градуса, и каждый из них представляет собой настоящую круговую дугу. Радиус дуги составляет 116,7 px, её центр находится на расстоянии 110,9 px от оси, а дуга укладывается в пределах 0,11 px. Сторона нарисованного квадрата равна 292,4 px. Симуляция, в которой этот резец обкатывается в масштабе 1:1 относительно круглой заготовки, проверяет это утверждение. Резец действительно срезает четыре грани, но каждая немного прогибается внутрь примерно на 2% своей ширины, поэтому они почти плоские, а не строго плоские. При нарисованном расстоянии между центрами (381 px) лепестки не могут достать до граней нарисованного квадрата, и площадь результата на 13% больше. При расстоянии между центрами, которое короче на 2,8% (370,25 px), резец срезает квадрат Феллоуза с погрешностью по площади в пределах 2,5%. Чертёж близок к точному, но не является точным.
13

Четырёхлопастной фреза (рис. 21) в 3D

Размер является заданным выбором. Рис. 21 показывает фрезу только с её режущего конца, поэтому корпус за лопастями скопирован с зуборезной фрезы рис. 11.

Поверните фрезу в просмотрщике и посмотрите на её режущую поверхность. Четыре лопасти представляют собой четыре окружности в пропорциях Феллоуза. Она создана в FreeCAD и сохранена как единая объединённая сетка .blend, которую можно редактировать в бесплатном Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
14

Как был вырезан квадрат

На рис. 21 показан резец c', вращающийся относительно квадратной заготовки, четыре грани которой отмечены c2. Четыре лепестка касаются четырёх граней, поэтому оба вращаются на один оборот за один, в противоположных направлениях. Чтобы построить эту модель, резец, обведённый с чертежа, был прокатан на один полный оборот по круглой заготовке. Радиус заготовки равнялся половине диагонали нарисованного квадрата. Каждое из положений резца было вычтено. Использованное межцентровое расстояние — то, которое лучше всего воспроизводит нарисованный Фэллоузом квадрат; оно на 2,8% короче нарисованного, как найдено на собственном чертеже резца.
15

Квадратный брусок, который он режет, в 3D

Коллеги называли грани «плоскими поверхностями». Симуляция показывает их как почти плоские: каждая имеет около 1 мм плавной волнистости на грани 47,6 мм. Длина бруска — заявленный выбор, поскольку на рис. 21 показано только его поперечное сечение.

Посмотрите на брусок с торца в просмотрщике. Каждая грань почти прямая, с плавной волной, которую оставляют четыре доли. Катящееся движение срезало каждую грань, и ни одна не была нарисована. Модель создана в FreeCAD и сохранена как единая соединённая сетка .blend, которую можно редактировать в бесплатном Blender.

Файл дизайнаBLEND1 ADA

Необходимые инструменты:

Настольный компьютерНастольный компьютер
16

Распечатать их

Три фрезы: поставьте каждую на режущую грань хвостовиком вверх. Выемчатая грань представляет собой почти горизонтальный свес, а у полости плоская крыша 24 мм, поэтому печатайте на поддержках от платформы. Настоящие фрезы изготовлены из закалённой стали.

Шестерня на 40 зубьев: положите её плашмя на одну грань. Поддержки не нужны. Две копии с межосевым расстоянием 100 мм не имеют радиального зазора и бокового зазора, что не оставляет места для допуска печати, поэтому напечатанная пара предназначена для изучения формы зубьев.

Внутреннее зубчатое колесо: положите его плашмя на одну грань. Поддержки не нужны, но стол должен быть не менее 180 мм в диаметре. Из-за указанного выше зацепления с interference оно не является рабочим венцом для шестерни на 40 зубьев в том виде, как показано на чертеже.

Звёздочка: положите её плашмя на одну грань. Поддержки не нужны, но стол должен быть не менее 187 мм в диаметре.

Квадратный брусок: поставьте его на один торец. Поддержки не нужны. Приложите линейку по грани, чтобы увидеть слабую волнистость, которую оставляет фреза.

PLA подходит для демонстрационной модели.

Материалы для этого шага:

PLA-прутокPLA-пруток1 набор

Необходимые инструменты:

3D-принтер3D-принтер

Материалы

1

Требуемые инструменты

2

Файлы дизайна

7

Материалы из связанных чертежей

Связанные чертежи

Эти чертежи делятся знаниями — техники, материалы или принципы

CC0 Общественное достояние

Этот чертёж выпущен под лицензией CC0. Вы можете свободно копировать, изменять, распространять и использовать эту работу в любых целях без запроса разрешения.

Поддержите мейкера, покупая товары через его чертёж, где он получает Комиссию мейкера установленную продавцами, или создайте новую итерацию этого чертежа и включите его как связь в свой чертёж для распределения дохода.

Обсуждение

(0)

Войти чтобы присоединиться к обсуждению

Загрузка комментариев...