Разработка конструкции червячной шлицевой фрезы с усиками

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Разработка конструкции червячной шлицевой фрезы с усиками

Зубчатые детали, имеющие прямолинейный профиль (шлицевые валики и втулки) или криволинейный неэвольвентный профиль, как правило, обрабатываются червячными фрезами. Профилирование происходит по методу обката, при котором профиль инструмента не совпадает с профилем изделия, а рассчитываемся как элемент зубчатой или червячной передачи. Помимо этого, наряду с высокой точностью и производительностью метода обката последний имеет недостатки, как например наличие переходных кривых у основания зуба.

Рисунок 1

Для расчета червячных шлицевых фрез Ю.В. Цвисом разработан точный метод расчета, заключающийся в том, что предварительно находится геометрическая форма червяка фрезы из условия его линейного контакта с боковой поверхностью шлицевого валика, а затем профиль фрезы, как кривую сечения указанного червяка передней поверхностью. Однако этот метод расчета более сложен по сравнению с общепринятым приближенным методом расчета. Как показывают вычисления, для большинства случаев точность расчета, достигаемая при использовании приближенного метода, вполне достаточна для получения точности нарезания в заданных для валов нормах.

Ошибка профиля тем меньше, чем меньше кривизна передних и задних поверхностей зуба, поэтому фрезы большего диаметра обеспечивают более высокую точность профиля зубьев нарезаемых колес.

Кривизна передних и задних поверхностей фрезы изменяется при её переточках по передней поверхности в связи с изменением наружного и делительного диаметров. Поэтому с целью уменьшения ошибок зубообработки в период эксплуатации фрез расчетный делительный диаметр фрезы, необходимый для расчета углов подъема витков фрезы и наклона стружечной канавки, принимают равным делительному диаметру не новой, а наполовину сточенной фрезы, сточенной на четверть углового шага зубьев.

Червячные фрезы оснащают твердыми сплавами и сверхтвердыми материалами, делают сборными с механическим креплением неперетачиваемых пластин или ножей и реек из режущих материалов, а также ножей с напаянными или приклеенными режущими пластинами. Все это повышает экономичность и производительность фрез. Повышение производительности достигается также и многозаходностью у черновых фрез. Более экономичны фрезы высокой стойкости и технологичности. Стойкость фрез повышают оснащением износостойкими материалами, выравниванием нагрузки на режущих кромках путем использования прогрессивных схем резания, увеличением задних углов у боковых режущих кромок за счет остроконечных зубьев и другими методами.

Исходные данные для проектирования:

Шлицевый вал :

наружный диаметр

внутренний диаметр

ширина шлица

число шлицев

фаска у наружного диаметра

допуск внутреннего диаметра

допуск наружного диаметра

допуск ширины шлица

Профиль нарезаемого вала показан на рисунке 2.

Рисунок 2. - Профиль нарезаемого вала

Расчет элементов профиля вала и фрезы производим в следующей последовательности:

1. Определяем расчетный наружный диаметр вала по формуле:

2. Внутренний расчетный диаметр с учетом допусков можно найти по формуле:

3. С учетом допусков на ширину шлица принимаем расчетную ширину шлицев по формуле:

4. Определяем радиус начальной окружности изделия:

5. Находим значение угла шлица:

6. Глубину шлица t рассчитаем по формуле:

8. Находим координаты точек профиля фрезы.

Покажем на рисунке 3 координаты точек профиля фрезы.

Рисунок 3. - Координаты точек профиля фрезы

8.1. Ординаты точек профиля фрезы

y₁ = (0.4…0.5) h,

y₂ = 0.9 h.

y₁ = 0.45 2,38 = 1.071 мм,

y₂ = 0.9 2,38 = 2,142 мм.

8.2. Углы обката для заданных точек профиля фрезы

,

,

₁ = 22,26⁰;

₂ = 28,9⁰.

8.3. Абсциссы точек профиля фрезы

x₁ = R [(₁ - ) 0.01745 - (sin₁ - sin) cos₁],

x₂ = R [(₂ - ) 0.01745 - (sin₂ - sin) cos₂],

x₁ = 15,38 [(22.26 - 11,25) 0.01745 - (0.378 -0.195) 0,925] = 0.351.

x₂ = 15,38 [(28,9 - 11,25) 0.01745 - (0.483 -0.195) 0,875] = 0.861,

8.4. Координаты центра дуги, заменяющей профиль фрезы

,

,

8.5 Радиус дуги, заменяющей профиль фрезы

,

мм.

8.6. Изобразим на рисунке 4 профиль зуба шлицевой фрезы.

Значение нормального шага определяем по формуле:

Определяем толщину зуба на начальном цилиндре:

Рисунок 4. - Профиль зуба шлицевой фрезы

9. Наружный диаметр фрезы принимаем

10. Выбираем число зубьев фрезы .

11. Задаваясь и зная и , определяем величину затылования шлифованной части зуба по формуле:

12. Принимаем зуб с двойным затылованием. Величина нешлифованной части зуба будет равна:

Элементы стружечной канавки и зуба шлицевой фрезы покажем на рисунке 5.

13. Находим средний расчетный диаметр фрезы:

14. Угол наклона винтовой линии:

15. Шаг винтовой канавки:

16. Шаг витков по оси находим по формуле:

17. Определяем длину рабочей части и общую длину фрезы (с буртиками) :

Рисунок 5. - Элементы стружечной канавки и зуба шлицевой фрезы

18. Глубину канавки определяем по формуле:

мм

19. Угол впадины принимаем равным

20. Определение размеров усиков фрезы:

угол шлица на окружности

=11.2⁰

угол обката для обработки нижней точки шлица на окружности r_i

=34⁰

21. Высота профиля фрезы от начальной прямой до вершины усиков

h_y = R sin_I (sin_I - sin),

h_y = 15,38 0.5718 (0.5718 -0.195) = 3,31 мм.

Ширина площадки усика q=1 мм.

22. Остальные Элементы фрезы - диаметр отверстия, размеры шпоночной канавки, диаметр буртиков - принимаем по нормалям.

Диаметр посадочного отверстия

2. Проектирование инструментальной наладки

2.1 Маршрутная технология обработки детали

фреза резание наладка инструмент

Для обработки данной детали применяем токарный станок группы модели 16К20Ф3. Обработка заданных поверхностей детали ведется на одном станке. Заготовку обрабатываем в следующей последовательности приведённой в таблице:

№ перехода	Название перехода
1	Подрезать торец в размер 105 мм.
2	Центровать отверстие
3	Сверлить сквозное отверстие 13.
4	Рассверлить сквозное отверстие 23.
5	Расточить отверстие до 25 на длину 110 мм, расточить канавки.
6	Нарезать резьбу М27х1,5-7Н.
7	Точение по контуру, выдерживая размеры

Материал детали - сталь 50 ГОСТ 1050-88.

Рис. 6. - Втулка

2.2 Выбор режущих и вспомогательных инструментов

Таблица 1. - Режущий и вспомогательный инструмент

Переход	Режущий инструмент	Вспомогательный инструмент
1	Резец проходной подрезной DWLNRR/L 2525M06 оснащенный трехгранной пластиной из твердого сплава WNMG080404 . [1]См. рис. 7	ТУ 2-024-5539-81 резцедержатель 191711006 . [1] См. рис. 12
2	Сверло ОСТ 2И20-2-80[1] D= 30мм. См. рис. 8	Втулка переходная 1918311212 . [1] См. рис. 13
3	Сверло ОСТ 2И20-1-80 [1] D= 13мм. См. рис. 9	Втулка переходная 1918311212 . [1] См. рис. 13
4	Сверло ОСТ 2И20-2-80 [1] D= 23мм. См. рис. 10	Втулка переходная 1918311212 . [1] См. рис. 13
5	Резец расточной, оснащенный пластиной из твердого сплава Т15К6 К.01.4980.00-09.ТУ-2-035-1040-86. [1].См. рис. 11	Втулка переходная 191746005 ТУ-2.024-5540-81 [1] См. рис. 14
6	Резец резьбовой, оснащенный пластиной из твердого сплава Т15К6 035-2159-0559 ОСТ 2И10-9-84. [1] См. рис. 12	Втулка переходная 191746005 ТУ-2.024-5540-81 [1] См. рис. 14
7	Резец проходной подрезной DWLNRR/L 2525M06 оснащенный трехгранной пластиной из твердого сплава WNMG080404. [1] См. рис. 7	ТУ2-024-5539-81 резцедержатель 191711006 . [1] См. рис. 12

Рис. 7. Резец проходной подрезной DWLNRR/L 2525M06

Рис. 8. Сверло ОСТ 2И20-2-80



Рис. 9. Сверло ОСТ 2И20-1-80

Рис. 10. Сверло ОСТ 2И20-2-80

Рис. 11. Резец расточной К.01.4980.00-09 ТУ-2-035-1040-86.

Рис. 12. Резец резьбовой 035-2159-0559 ОСТ 2И10-9-84.

Рис. 13. Резцедержатель 191711006

Рис. 14. Втулка переходная 1918311212

Рис. 15. Втулка переходная 191746005 ТУ-2.024-5540-81

Рис. 16. Головка прямая для крепления вращающего инструмента ТУ-2.024-5540-81

2.3 Расчет режимов резания

Произведем расчет режимов резания аналитическим методом по справочнику (2,т.2, стр.276).

1. Расчет режимов резания при сверлении сквозного отверстия 13 на проход. Материал заготовки: сталь 50, s_в=640 МПа. Инструмент - сверло ОСТ 2И20-1-80 из быстрорежущей стали Р6М5.

Рисунок 17. - Схема обработки.

2. Расчет режимов резания при сверлении сквозного отверстия 13. Материал заготовки: сталь 50, s_в=640 МПа. Инструмент - сверло ОСТ 2И20-2-80 из быстрорежущей стали Р6М5.

1) Глубина резания

t=0.5D= 0.5*13=6.5 мм; (с.276)

2) Подача

S_o=0.20 мм/об. - для быстрорежущей стали. (табл.25)

3) Скорость резания

,

где C=7, q=0.4, y=0.7, m=0.2 (табл.28)

по (табл. 30) Т=45мин. - стойкость инструмента

Общий поправочный коэффициент на скорость резания

по (табл.1)

по (табл. 6) K_иv=1, а по (табл. 31) K_lv=1.0 ,

тогда

4) Частота вращения шпинделя

об/мин;

Принимаем n=450 об/мин.

5) Крутящий момент

М_кр=10Cм*Dq*Sy*kp ,

где по (табл. 32) С_м = 0,0345: q = 2; y = 0,8.

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки

(табл. 9)

М_кр=10*0.0345*13²*0.20^0.8*0.86=13,84 Н*м.

6) Осевая сила

,

где по (табл. 32) Cp=68; y=0,7; q=1.

7) Мощность резания

кВт.

8) Минутная подача

мм/мин.

9) Машинное время

мин.

Полученные результаты расчетов режимов резания сводим в таблицу

Таблица 2. Результаты расчетов режимов резания

Наименование операции	t, мм	V, м/мин	n, мин-1	Sм, мм/мин	Т, мин	То, мин	Pz, Н	Nрез, кВт
Подрезание торца	3	183	1040	520	45	0,13	3512	7,78
Центровка отверстия	15	36,38	386	88,78	50	0.06	6271	3,76
Сверление отверстия	6,5	32,35	792	158,4	45	0,75	2464	1,124
Рассверливание отверстия	11,5	32,71	450	103,5	50	1,15	1985,5	0,37
Растачивание отверстия и канавки.	1	180	2000	600	30	0.2	628,3	1,61
Нарезание резьбы	1	99	1167	1750,5	70	0.08	811,12	1,3
Продольное точение поверхности	3	206	1172	586	30	0.33	3512	7,78

2.4 Расчет расхода инструмента

Расход сверл спиральных Ж13 мм на обработку партии детали 2000 штук ОСТ 2И20-1-80 (h=105 мм)

Величина стачивания сверл за переточку по [7] табл. 7 l1=1,7 мм, поправочный коэффициент на величину стачивания равен 1,4 мм, отсюда величина стачивания с учетом коэффициента будет равна l1=1,7·1,4=2,38 мм.

Длина режущей части сверла l=160 мм.

Расчетная допустимая величина стачивания

z = l - ( 2d + h + h1 ) = 160 - ( 2·13 + 105 ) = 29 мм

Количество переточек

Коэффициент, учитывающий постепенное снижение стойкости инструмента в зависимости от количества обрабатываемых деталей по мере увеличения числа переточек по [7] Ксп=0,95.

Стойкость инструмента между переточками в количестве обрабатываемых деталей

Коэффициент случайной убыли по [7] ky=1,05

Норма расхода инструмента на 1000 деталей

Годовой расход данного инструмента

Расход сверл спиральных Ж23 мм на обработку партии детали 2000 штук ОСТ 2И20-2-80 (h=110 мм)

Величина стачивания сверл за переточку по [7] табл. 7 l1=1,7 мм, поправочный коэффициент на величину стачивания равен 1,4 мм, отсюда величина стачивания с учетом коэффициента будет равна l1=1,7·1,4=2,38 мм.

Длина режущей части сверла l=183 мм .

Расчетная допустимая величина стачивания

z = l - ( 2d + h + h1 ) = 183 - ( 2·23 + 110 ) = 27 мм

Количество переточек

Коэффициент, учитывающий постепенное снижение стойкости инструмента в зависимости от количества обрабатываемых деталей по мере увеличения числа переточек по [7] Ксп=0,95.

Стойкость инструмента между переточками в количестве обрабатываемых деталей

Коэффициент случайной убыли по [7] ky=1,05

Норма расхода инструмента на 1000 деталей

Годовой расход данного инструмента

Расход сверл спиральных--Ж30 мм ОСТ 2И20-1-80 (h=6 мм)

Величина стачивания сверл за переточку по [7] табл. 7 l1=1,7 мм, поправочный коэффициент на величину стачивания равен 1,4 мм, отсюда величина стачивания с учетом коэффициента будет равна l1=1,7·1,4=2,38 мм.

Длина режущей части сверла l=60 мм .

Расчетная допустимая величина стачивания

z = l - ( 2d + h + h1 ) = 70 - ( 2·30 + 6 ) = 4 мм

Количество переточек

Коэффициент, учитывающий постепенное снижение стойкости инструмента в зависимости от количества обрабатываемых деталей по мере увеличения числа переточек по [7]Ксп=0,95.

Стойкость инструмента между переточками в количестве обрабатываемых деталей

Коэффициент случайной убыли по [7] ky=1,05

Норма расхода инструмента на 1000 деталей

Годовой расход данного инструмента

Расход резцов DWLNRR/L 2525M06 .

Количество переточек n=3

Стойкость между переточками T=30мин.

Стойкость инструмента между переточками в количестве обрабатываемых деталей

Коэффициент случайной убыли ky=1

Норма расхода инструмента на 1000 деталей

Годовой расход данного инструмента

Расход резцов расточных К.01.4980.00-09 ТУ-2-035-1040-86.

Количество переточек n=3

Стойкость между переточками T=30мин.

Стойкость инструмента между переточками в количестве обрабатываемых деталей

Коэффициент случайной убыли ky=1

Норма расхода инструмента на 1000 деталей

Годовой расход данного инструмента

Расход резцов резебовых 035-2159-0559 ОСТ 2И10-9-84.

Количество переточек n=1

Стойкость между переточками T=70мин.

Стойкость инструмента между переточками в количестве обрабатываемых деталей

Коэффициент случайной убыли ky=1

Норма расхода инструмента на 1000 деталей

Годовой расход данного инструмента

2.5 Наладка инструмента на размер вне станка

Размерная настройка производится с целью обеспечения требуемой точности положения режущих кромок инструмента в системе координат вспомогательного инструмента. На рисунке 22 положение вершины резца в указанной системе координат определяют размеры Х и Z, которые задаются в карте настройки инструмента. Резец устанавливают в блоке или в державке, которые базируют в посадочном гнезде специального прибора, идентичном гнезду револьверной головки или резцедержателя. Оптическая система выставлена относительно базовых поверхностей вспомогательного инструмента по координатам X, Z с помощью концевых мер, шаблонов, индикаторов или встроенных в прибор шкал с нониусом. При этом вершина режущего инструмента может не совпадать с центром оптического проекционного устройств. Чтобы устранить погрешность установки dX, dZ, используют регулировочные винты. После этого инструмент закрепляют в блоке или державке.



а - расчетная схема;

б - настройка на приборе;

Рисунок 18. - Настройка инструмента на размер вне станка

Для размерной настройки вне станка выпускаются приборы в горизонтальном исполнении (БВ-2010-- БВ-2012) - настройка резцов и борштанг и в вертикальном исполнении (БВ-2013--БВ-2017) - настройка стержневых инструментов (сверл, зенкеров, разверток, метчиков, концевых фрез). Приборы первой группы можно также использовать для настройки стержневого инструмента с помощью специальной бабки с горизонтальной осью вращения шпинделя.

Прибор БВ-2010 (см. рисунок 18) состоит из основания 1, на поверхности Б которого имеются призматические направляющие нижней каретки 3, шкала продольного отсчета и стопор нижней каретки. К нижней каретке прикреплены направляющие 9 верхней каретки, кронштейн 8 с отсчетным устройством продольного хода и осветителем шкалы продольного хода, кронштейн 7 с осветителем и отсчетным устройством поперечного хода и стопор верхней каретки.

Литература

1. Грановский Г.И., Грановски В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1986. 304 с.

2. Гречишников В.А., Орлов В.Ф., Щербаков В.Н. Основные положения и рекомендации по проектированию и изготовлению металлорежущего инструмента в условиях мелкосерийного, единичного производства. М.: НИАТ, 1984. 43 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров. М.: Машиностроение, 1980. 204 с.

4. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1984. 270 с.

5. Кудевицкий Я.В. Фасонные фрезы. Л.: Машиностроение, 1986. 960 с.

6. Сидоренко А.К. Червячные фрезы. М.: Машиностроение, 1980. 81 с.

7. И.А. Ординарцев, Г.В. Филипов, А.Н.Шевченко и др., Справочник инструментальщика / Л.: Машиностроение, 1987. 486 с.

8. Сахаров Г.Н., Арбузов О.Б. и др. Металлорежущие инструменты. - М.: Машиностроение, 1989. 328 с.

9. Е.Э. Фельдштейна Режущий инструмент. Дипломное и курсовое проектирование. / Под ред. - Мн.: Дизайн ПРО, 1997. 384 с.

10. Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент и оснастка станков с ЧПУ. Справ. пособие. - Мн.: Выш. шк.,1988.-336 с.

Размещено на Allbest.ru

...