Совершенствование технологического процесса изготовления червячного колеса редуктора привода кабины лифта, за счет замены заготовки и использования специального режущего инструмента

В случае нарезания червячных колес методом тангенциальной подачи применяются червячные фрезы с конической заборной частью, которые при настройке станка устанавливают сразу на заданное межцентровое расстояние; подачу при этом сообщают протяжному суппорту с червячной фрезой вдоль ее оси. Этот метод нарезания является более точным.

Таблица 1.4

Параметр	Значение
Наибольший диаметр нарезаемых колес, мм	800
Пределы модулей зубьев нарезаемых колес, мм.:	по стали 2-8	по чугуну 2-6
Наибольший угол наклона зуба нарезаемых колес, ?С	±60
Наибольшая ширина нарезаемых колес, мм	275
Наибольший диаметр фрезы, мм	120
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту	47,5-192
Пределы подач за оборот стола, мм.	вертикальных 0,1-1	радиальных 0,5-3
Мощность главного электродвигателя, кВт	2

1.10 Обоснование и выбор инструмента

Одновременно с выбором станка и приспособления для каждой операции выбирается необходимый режущий инструмент, обеспечивающий достижение наибольшей производительности, требуемых точности и класса шероховатости обработанной поверхности; указываются краткая характеристика инструмента, наименование и размер, марка материала и номер стандарта или нормали в случае применения стандартного или соответственно нормализованного инструмента.

Затраты на инструмент входят в себестоимость обработки (по статьи накладных расходов), поэтому, выбирая инструмент в соответствии с принятым методом обработки, необходимо стремиться к полному использованию его режущих свойств.

Для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов применяют вольфрамовые сплавы.

Инструментальные стали широко применяются:

1. при невозможности полностью использовать режущие свойства твердых сплавов в связи с малой мощностью и недостаточными оборотами станка, несбалансированностью детали и др.;

2. для сложных и фасонных инструментов;

3. для инструментов, работающих на низких скоростях резания (например, при ручных работах). Самой распространенной из инструментальных сталей является быстрорежущая. Легированные стали, незначительно деформирующиеся при термической обработке, рекомендуются для фасонных инструментов сложной конфигурации, работающих на низких скоростях резания, а также при не шлифованном профиле.

Алмазы применяются для чистовой отделочной обработки при высоких скоростях резания.

Все виды режущего инструмента состоят из 2-х основных частей - рабочей части, содержащей лезвия и выглаживатели (при их наличии), и крепежной части, предназначенной для установки и крепления режущего инструмента в технологическом оборудовании или приспособлением.

Для режущего инструмента характерен износ по задней поверхности при малых подачах и обработке хрупких материалов (таких как чугун). По мере увеличения скорости резания и подачи появляется износ передней поверхности в виде лунки. Износ по задней поверхности - основная причина потери инструментом его режущих свойств.

Рабочая часть режущего инструмента, применяемого при токарной обработке поверхностей червячного колеса, изготовлена из твердого сплава ВК6.

Режущая часть протяжки изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5.

Бруски для хон-головки: 24А 6-5 СТ1-СТ2 К

Для нарезки зубьев используется червячная фреза из инструментальной стали Р18.

Для шевингования зубьев используется специальный инструмент - червячный шевер из быстрорежущей стали Р6М5, о котором будет рассказано позже.

1.11 Анализ средств и методов контроля, заданных чертежом параметров изделия

При выборе и установлении метода обработки наряду с режущим инструментом указывается измерительный инструмент, необходимый для измерения детали в процессе ее обработки или после нее с краткой его характеристикой: наименование, тип, размер.

В серийном и массовом производстве с частой повторяемостью деталей одних и тех же размеров применяется специальный измерительный инструмент - калибры и шаблоны, а также измерительные приспособления, приборы, автоматические устройства. Измерительный инструмент выбирается в зависимости от вида измеряемой поверхности и требуемой точности.

Контроль заданных размеров для червячного колеса осуществляется контролёрами ОТК с помощью пробок, калибров, шаблонов и контрольного стенда. Биения измеряются с помощью индикатора, закрепленного на штативе.

На контрольную операцию технологического процесса идет время также как и на основные операции технологического процесса, поскольку работнику ОТК приходиться промерять детали.

На контрольном стенде червячное колесо проверяется в паре с червячным валом. Детали садятся на специальные втулки и вводятся в зацепление, и измеряется пятно контакта.

1.12 Обоснование выбора средств транспортировки изделия

В технологическом процессе транспортные операции играют

важную роль. Межоперационные транспортные устройства обеспечивают:

1. надежную бесперебойную передачу деталей от станка к станку;

2. возможность размещения на них деталей, накапливающихся перед станком в период остановки станка на подналадку или на ремонт;

3. быструю и легкую передачу деталей от станка к станку.

В нашем техпроцессе детали укладываются в тару размерами 400х600х800 и перемещаются с помощью крана-балки грузоподъемностью 5 тонн.

1.13 Карта технологического маршрута обработки червячного колеса

ПРОЕКТНЫЙ КОМПЛЕКТ ДОКУМЕНТОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА РЕДУКТОРА ПРИВОДА КАБИНЫ ЛИФТА

Базовый техпроцесс

Проектируемый техпроцесс

№ опер.

Наимен. операции

Оборудование

Приспособления

Реж. инстр.

Средства измер.

№ опер.

Наимен. операции

Оборудование

Приспособления

Реж. инстр.

Средства измер.

005

Комплектование

Стол цеховой

005

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль.

010

Трансп.

Кр.балка

010

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль, нутроиер.

015

Термическая

Электро печь СНО-6.12.4/10

015

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль, микрометр, индикатор.

020

Слесарная

Пресс пневматический ПММ-125

020

Трансп.

Кр.бал ка

025

Трансп.

Кр.балка

025

Контроль

Стол ОТК

Штангенциркуль, микрометр, нутромер.

030

Сверлильная

2Н125

Сверло

Калибр-пробка ТИМ-1211

030

Трансп.

Кр.бал ка

035

Слесарная

Стол цеховой

035

Протяжная

7Б520

Адаптор ИВ-2062

Протяжка

Штангенциркуль, калибр ИМ-2062.

040

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль

040

Трансп.

Кр.балка

045

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль

045

Хонинговальная

3М83

Хонбруски

Калибр- пробка ИМ-2070.

050

Токарная

HAAS SL-10

Резцы

Штангенциркуль

050

Трансп.

Кр.балка

055

Трансп.

Кр.балка

055

Токарная

HAAS SL-10

Оправка ИВ-1854

Резцы

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, индикатор.

060

Слесарная

Стол цеховой

060

Трансп.

Кр.бал ка

065

Контроль

Стол ОТК

Штангенциркуль, микро метр, нутромер

065

Контроль

Стол ОТК

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, индикатор, Калибр- пробка ИМ-2070, микрометр.

070

Трансп.

Кр.балка.

070

Трансп.

Кр.балка

075

Протяжная

7Б520

Адаптор ИВ-2062

Протяжка

Штангенциркуль, калибр ИМ-2062.

075

Зубофрезерная

5К32

Оправки ИВ-1974, ИВ-2044

Фреза червячная

индикатор, штангенциркуль.

080

Трансп.

Кр.балка.

080

Шевинговальная

5К32

Оправки ИВ-1974, ИВ-2044

Шейверчервячный

085

Хонинговальная

3М83

Хонбруски

Калибрпробка ИМ-2070.

085

Трансп.

Кр.балка

090

Трансп.

Кр.балка

090

Контроль

Стол ОТК

Стенд НО 2284

095

Токарная

HAAS SL-10

Оправка ИВ-1854

Резцы

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, Индикатор

100

Трансп.

Кр.балка

105

Контроль

Стол ОТК

Скоба ИМ-2064, Шаблон ИМ-2076, Индикатор, Калибр- пробка ИМ-2070, Микро метр.

110

Трансп.

Кр.балка

115

Зубофрезерная

5К32

Оправки ИВ-1974, ИВ-2044

Фреза червячная

Индикатор, штангенциркуль.

120

Трансп.

Кр.балка

125

Контроль

Стол ОТК

Стенд НО 2284

1.14 Расчёт режимов резания

Операция 005 Токарная, оборудование - токарный станок с ЧПУ HAAS SL-10.

Заготовка - отливка, материал сталь 45, НВ 220.

Определяем длину рабочего хода по формуле:

Lр.х.=Lрез.+y+Lдоп.

1. Точить торец, выдерживая 46,5.

Lр.х.1=20+10=30мм.

2. Точить наружную поверхность, выдерживая ?147.

Lр.х.2=35+10=45мм.

3. Точить торец, выдерживая 32.

Lр.х.3=33,5+2=35,5мм.

4. Точить наружную поверхность, выдерживая ?80.

Lр.х.4=7,5+2=9,5мм.

Lр.х.= Lр.х.1+ Lр.х.2+ Lр.х.3+ Lр.х.4=30+45+35,5+9,5=120мм.

Назначение подачи револьверной головки на оборот шпинделя S₀ в мм/об. Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского. Карта Т-2 стр. 23.

S₀ = 0,35 мм/об.

Назначаем стойкость инструмента по нормативам, карта Т-3, стр.26,

Т_р в минутах - 60 минут.

Расчет скорости резания V м/мин. и число оборотов шпинделя n в минуту.

Определяем рекомендуемую скорость резания по нормативам карта Т-4 стр.29-34 Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского.

V _таб. = 160 м/мин.

Определяем рекомендуемую скорость резания по формуле:

V = V _таб. К₁К₂К₃= 160 0,91,41,0 = 201,6 м/мин.,

где К₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

К₂ - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента и марки твердого сплава, ВК6.

К₃ - коэффициент, зависящий от вида обработки - простое точение.

Определяем рекомендуемую частоту вращения шпинделя по формуле:

По паспорту станка принимаем n = 450 мин^-1

Рекомендуется частоту вращения шпинделя принимать по паспорту станка с приближением 10%.

Определяем действительную скорость резания по формуле:

Определяем силу резания и мощность резания по карте Т5 с.35

,

где - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении твердосплавным инструментом.

=180 Н.

Н.

Рассчитываем мощность резания:

Расчет основного машинного времени обработки:

Операция 025 Протяжная, оборудование - протяжной станок 7Б520

Заготовка - отливка, материал сталь 45, НВ 220.

1. Периметр резания

УВ=В•z1/zc

В - длина обрабатываемого контура заготовки, мм

zc - число зубьев в секции протяжки (zc=1)

z1 - l/t - наибольшее число одновременно режущих зубьев.

z1=45/14=3,2 принимаем 3

УВ=(16+4+4)•3/1=72

2. Подача Sz=0,15 мм/зуб - из конструкции протяжки.

1. Скорость резания V=6 м/мин - по табл.

Группа скорости резания для стали НВ 220 - II

2. Сила резания

Рz=Р• УВ Н.

Р=303 Н - из табл.

Рz=303•72=21816 Н.

3. Длина резания

L=l+l1+l2+l3 мм.

l - длина обрабатываемой поверхности, мм.

l1 - величина врезания, мм

l2 - величина перебега, мм

l3 - величина дополнительной длины для взятия стружки, мм.

L= 45+10=55 мм.

4. Основное время

Т=L/S мин.

S - длина пути инструмента в 1 мин, мм.

S=Sz•z•n

n - число двойных ходов

n=55.

S=0,15•60•55=540

=55/540=0,10 мин.

Операция 075 Зубофрезерная, оборудование - зубофрезерный станок 5К32.

Заготовка - отливка, материал сталь 45, НВ 220.

Определяем длину рабочего хода по формуле (карта З-1 стр.139):

Lр.х.=Lрез.+y+Lдоп.

y=17мм. (Приложение 3).

Lр.х.=32+17=49мм.

Назначение подачи:

Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского. Карта З-2 стр. 148.

S₀ = 2,1 мм/об.

Расчет скорости резания V м/мин. и число оборотов фрезы n в минуту.

Определяем рекомендуемую скорость резания по нормативам карта З-2 стр. 148-149 Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского.

V _таб. = 60 м/мин.

Определяем рекомендуемую скорость резания по формуле:

V = V _таб. К₁К₂= 601,41,0 = 84 м/мин., где

К₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

К₂ - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента.

Определяем рекомендуемую частоту вращения шпинделя по формуле:

По паспорту станка принимаем n = 180 мин^-1

Определяем действительную скорость резания по формуле:

Расчет основного машинного времени обработки:

,

где - число зубьев детали,

- число заходов фрезы,

- количество одновременно обрабатываемых деталей.

Нормирование операции 005:

Сумма основного и вспомогательного времени составляет время оперативной работы.

Норма штучного времени определяется по формуле:

Т_ШТ. = Т_О + Т_В + Т_ОБС. + Т_ОТД. мин.

Т_О - основное машинное (технологическое) время, мин.

Т_В - вспомогательное время, мин.

Т_ОБС. - время обслуживания рабочего места, мин.

Т_ОТД. - время на отдых и естественные надобности, мин.

Максимальное основное (технологическое) время механической обработки составляет Т_О = 0,76 минут.

Вспомогательное время складывается из следующих элементов, определяемых по таблицам нормативов (Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени на механическую обработку):

время на установку, крепления и открепления и снятие деталей;

время на установку и снятие инструмента;

время на установку и снятие вспомогательного инструмента;

время на отдельные приёмы, связанные с выполнением операции;

время на очистку от стружки инструмента и посадочных поверхностей приспособления;

время на контрольные промеры.

Значения всех этих составляющих приводятся в соответствующем нормативном справочнике.

Вспомогательное время для данной операции по нормативным документам составляет Т_В = 0,064 минуты.

Время на обслуживание рабочего места. Нормативы этого времени установлены в процентном отношении от операционного времени и предусматривают выполнение следующей работы.

По техническому обслуживанию рабочего места:

смену инструмента вследствие затупления;

регулировку, смазку и подналадку станка в процессе работы;

сметание стружки в процессе работы.

По организационному обслуживанию рабочего места:

осмотр и опробование оборудования;

заливку охлаждающей жидкости в процессе работы;

раскладку инструмента в начале работы и уборку его по окончании работы;

смазку и очистку станка;

получение инструктажа в течение рабочего дня.

, мин,

Где а_ОБС. - величина процента от оперативного времени (принимается по нормативам).

Время на отдых и естественные надобности рассчитываются по формуле:

, мин

Где а_ОТД. - величина процента от оперативного времени (принимается по нормативам).

Тогда штучное время операции:

Т_ШТ. = Т_О + Т_В + Т_ОБС. + Т_ОТД. = 0,76 +0,064 + 0,098 + 0,066 = 0,988 мин.

1.15 Расчет припусков и предельных размеров на обработку изделия. Схемы припусков. Карта расчета припусков

Припуск - слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

материал: Сталь 45;

отливка: 2 класса точности;

обрабатываемый размер: Ш.

Определение R_z, h, s_y для каждого перехода

R_z+h = 500мкм

мкм

Ey=0

1. Черновое растачивание

R_z = 100 мкм

h = 100мкм

W = l мм/н

Cy = 0,045

S = 0,35 мм/об

НВ = 220

t = (0,1+0,4)/2

Д_пр = 269 мкм = 0,269 мм

у = 0,75

n = 1,3

х = 1

мкм

Е_у = 250 (42,13)

2. Получистовое растачивание

R_z = 50 мкм

Д = 0 (в связи с закономерным уменьшением на следующем переходе пренебрегаем)

h = 0 (исключают для стали после первого перехода)

Е_y = 0,06

Е_у+Е_инд = 0,06 - 200 + 50 = 65 мкм

3. Чистовое растачивание

R_z = 25 мкм

Д = 0 (см п.2)

h = 0 (см п.2)

Е_у = Е_инд = 50 мкм

4. Хонингование

R_z = 5 мкм

Д = 0 (см п.2)

h = 0 (см п.2)

R_z = 15 мкм

полученные значения сведены в карту припусков.

Расчет минимальных припусков по переходам

1) мкм

2) мкм

3) мкм

4) мкм

полученные значения сведены в таблицу (графа расчётный припуск).

Расчёт минимальных размеров

4) Ш

D_max4 = 50,025 мм

3) D_maxi - 1 = D_maxi - 2Z_mini

D_max3 = 50,025 - 2 · 40 = 49,945 мм

2) D_max2 = 49,945 - 2 · 100 = 49,745 мм

l) D_maxl = 49,745 - 2 · 266 = 49,213 мм

заготовка: D_max = 49,213 - 2 · 1168 = 46,877 мм

Предельные размеры заготовки по переходам.

Определяются:

Наибольшие предельные размеры по всем тех. переходам округляют уменьшением их до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры определяют вычитанием допуска из округленного наибольшего предельного размера.

Предельные значения припусков

Определяются: Z_max как разность наименьших размеров,

Z_min как разность наибольших пр. размеров выполняемого и предшествующего переходов.

Проверка

T_ds - Т_dд = 2Z_0max - 2Z_0min,

Где

800 - 30 = 770 = 3949 - 3179 = 770 следовательно расчет верен. Окончательный размер Ш46_-0.8.

МГИУ	Карта расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам	Группа: 11121
Факультет АФ	Наименование детали: Червячное колесо		Студент: Иваченков Е.И.
	Вид заготовки: Отливка 9т класса точности	Марка материала: сталь 45
Элементарная поверхность детали. Технологический маршрут обработки поверхности детали по переходам обработки.	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск, мкм	Расчетный размер, мм	Допуск, мкм	Принятые (округ- ленные) размеры заготовки по переходам, мм	Полученные предельные значения припусков	Примечание
	Rz	h	Д	е
								Наиб.	Наим.	Наиб.	Наим.
Заготовка	800	0	269	Ї	Ї	46,88	800	46,8	46,0	Ї	Ї
Растачивание
1. Черновое	100	100	6	250	2·1168	49,213	460	49,213	48,753	2700	2360
2. Получистовое	50	Ї	Ї	65	2·266	49,745	300	49,745	49,445	600	440
3. Чистовое	25	Ї	Ї	50	2·100	49,945	120	49,945	49,825	470	290
4. Хонингование	5	Ї	Ї	5	2·40	50,025	25	50,025	50,0	179	89
									Сумма:	3949	3179

1.16 Анализ эффективности внесенных изменений в базовый тех. процесс

В новом технологическом процессе предлагается замена вида заготовки. В базовом тех. процессе деталь червячное колесо делается из двух заготовок: стальной ступицы и бронзового венца. Предлагается в качестве заготовки использовать стальную отливку. Применение такой заготовки позволяет сократить тех. процесс на семь операций. Пропадает необходимость комплектования заготовок; нагрев бронзового венца; запрессовка ступицы в венец; сверловка отверстий и нарезка резьбы; закрепление венца на ступице болтами и срубка головок болтов; а также две транспортные операции.

Но для достижения необходимой точности и чистоты поверхности зубьев колеса предполагается ввести операцию шевингования зубьев. Инструментом для шевингования является специальный режущий инструмент - червячный шевер.

1.17 Описание червячного шевера (спец.вопрос)

Кинематический анализ червячной передачи

Реализация процесса шевингования основывается на использовании эффекта скольжения контактирующих поверхностей в червячной передаче. В процессе резания скольжение является необходимым условием для срезания стружки шевером с зубчатой поверхности заготовки.

При рассмотрении составляющих вектора относительного движения звеньев передачи в контактной точке на витке производящей поверхности червяка различные исследователи по разному определяют скорость скольжения. Скорость скольжения направлена по касательной к линии витка червяка (рисунок 1).

, зуб колеса виток червяка

где - окружная скорость червяка на начальном диаметре в м/с.

В справочнике инструментальщика под скоростью резания при шевинговании цилиндрических зубчатых колес дисковым шевером принимается скорость бокового скольжения зубьев шевера относительно зубьев колеса.

,

где - межосевой угол шевера и колеса;

- окружная скорость шевера.

При этом скорость скольжения в отличие от червячной передачи сообщается цилиндрическому колесу дополнительно.

В зубчатых передачах скорости скольжения перпендикулярны контактным линиям (прямозубые передачи) или близки к перпендикулярам (косозубые передачи). Между тем, а червячных передачах в средней части зуба червячного колеса имеется зона, в которой скольжение происходит вдоль контактных линий (рисунок 2), где цифрами 1, 2, 3 отмечены контактные линии в их последовательном положении в процессе зацепления и скорости скольжения в некоторых точках (направление близко к направлению окружной скорости червяка ). Зона, в которой направление совпадает с направлением контактных линий, заштрихована.

При этом необходимо отметить, что контактные линии могут быть:

- воспроизводимые при свободном обкате;

- теоретические, т.е. получаемые в станочном зацеплении.

Неблагоприятное направление скорости скольжения служит причиной пониженного КПД червячной передачи, повышенного износа и склонности к заеданию.

Рассмотрим червяки на наличие кинематических задних углов.



Рисунок 3 - схема к определению

Геометрических параметров червяка

В качестве примера рассмотрим червяк ZA, m=10, =1, =20°, =125 мм, направление линии витка правое.

Возьмем на профиле червяка N=10 точек (рисунок 3) и рассчитаем для них диаметры и углы подъема витка червяка . Данные расчета сведем в таблицу.

Таблица 1.5. - диаметры , углы подъема витка червяка и кинематические задние углы на правой и левой боковых сторонах

N	, мм	, град	,град	,град
0	70	8,130102	0,483757	0,483754
1	75,5	7,544929	0,449779	0,449776
2	81	7,037941	0,420188	0,420185
3	86,5	6,594515	0,394199	0,394196
4	92	6,203448	0,452081	0,371197
5	97,5	5,856014	0,350710	0,350707
6	103	5,545317	0,332342	0,332339
7	108,5	5,266840	0,315786	0,315783
8	114	5,013113	0,300790	0,300787
9	119,5	4,783481	0,287143	0,287140
10	125	4,573921	0,274673	0,242741

Зависимость угла подъема витка от диаметра покажем на графике. Из него видно, что угол подъема витка уменьшается при увеличении диаметра .

Зависимость кинематических задних углов от диаметра окружности, на которой лежит точка, представлена на рисунке 5.

Анализ графика показал, что кинематические углы на левом боковом профиле меньше чем на правом профиле и с возрастанием диаметра червяка кинематические углы уменьшаются. Рисунок 4 - зависимость угла

Подъема витка от диаметра .

Расчет составляющих скорости результирующего движения при частоте вращения червяка =500об/мин (таблица 1.6.) показал, что при постоянной частоте вращения червяка окружные и результирующие скорости имеют переменное значение по высоте витка, а соответственно и переменными будут кинематические задние углы и скорости скольжения в контактных точках.

Таблица 1.6. - составляющие скорости результирующего движения

N	,м/мин	,м/мин	,м/мин
0	109,955	15,708	111,072
1	118,595	15,708	119,631
2	127,235	15,708	128,200
3	135,874	15,708	136,779
4	144,513	15,708	145,364
5	153,153	15,708	153,956
6	161,792	15,708	162,553
7	170,431	15,708	171,154
8	179,071	15,708	179,758
9	187,710	15,708	188,366
10	196,350	15,708	196,977

Рисунок 5 - зависимость кинематических задних углов от диаметра окружности

Рисунок 6 - графики изменения кинематических задних углов

Анализ кинематических задних углов для червяков ZA, m=10, =1, =20°, =125 мм, направление линии витка правое, с числом заходов =1 (см.табл. 1.5.) и =2, =3 (см. табл. 1.7.) и графики на рисунках 5 и 6 позволяют сделать следующие выводы: - с увеличением угла подъема витка, то есть числа его заходов, кинематические задние углы в контактных точках увеличиваются; - задние углы в точках контакта переменны по высоте витка, т.е. у - основания витка они больше, а на вершине - меньше примерно в два раза; - на правой и левой сторонах витка величина углов примерно одинакова; - наличие задних углов в точках контакта свидетельствует о возможности использования их в качестве углов резания при изготовлении специального инструмента - червячного шевера.

Таблица 1.7. - изменение задних углов у стружечных канавок

N	, мм	=2	=3
		,град	,град	,град	,град
0	70	0,912775	0,912774	1,251178	1,251176
1	75,5	0,855295	0,855293	1,186093	1,186092
2	81	0,802388	0,802386	1,120796	1,120794
3	86,5	0,758406	0,758406	1,069781	1,069779
4	92	0,714766	0,714763	1,011559	1,011558
5	97,5	0,680187	0,680187	0,971283	0,971282
6	103	0,645093	0,645090	0,923617	0,923616
7	108,5	0,616014	0,616014	0,887580	0,887579
8	114	0,588308	0,588306	0,851146	0,851145
9	119,5	0,563666	0,563664	0,819456	0,819455
10	125	0,539066	0,539065	0,784141	0,784140

При принятии решения о возможности использования червяка в качестве производящего для проектируемого инструмента, в частности при определении величины задних кинематических углов, получено уравнение прогрессии по методу наименьших квадратов по данным таблиц 1.5., 1.6. и 1.7. Зависимость кинематических задних углов от числа заходов червяка и диаметра приближенно можно определить по формуле:

.

Определение параметров стружечных канавок

Особенностью стружечных канавок червячного шевера является то, что они выполняются на винтовой поверхности. Основными расчетными параметрами канавок являются их направление и форма поперечного сечения, которые должны обеспечивать необходимые условия резания.

Направление стружечных канавок

У винтовых стружечных канавок винтовая линия начинается у основания витка червяка, а заканчивается на диаметре вершин червяка. Винтовой параметр линии, на которой расположены стружечные канавки, равен винтовому параметру червяка.

Уравнение винтовой линии имеет вид:

где - переменный радиус витка червяка, на котором находится стружечная канавка, изменяется в диапазоне ;

- винтовой параметр;

- шаг винтовой линии.

С технологической точки зрения формообразование стружечных канавок наиболее удобно осуществлять:

- на токарном станке с ЧПУ летучим резцом при кинематической связи с винтовым движением. В результате стружечная канавка будет представлять собой гипоциклоиду;

- на универсально-фрезерном станке торцовой фрезой с получением дугообразной стружечной канавки.

При гипоциклоидальном направлении канавок гипоциклоида - кривая, описанная точкой, отстоящей на расстоянии от центра круга радиуса , катящегося без скольжения по окружности и остающегося внутри нее:

Анализ параметров гипоциклоид показал, что наиболее приемлимыми параметрами для проектирования шевера являются , , , при изменении в диапазоне .

Направление стружечных канавок влияет на условия резания и на кинематические задние углы, поэтому для наглядности рассмотрим расположение канавок на боковой винтовой поверхности, если они выполнены прямолинейными, винтовыми и гипоциклоидальными. Влияние диаметра и шага стружечных канавок можно наблюдать на развертке винтовых линий (рисунок 7).



а) прямолинейные стружечные канавки;

б) криволинейные стружечные канавки, выполненные по винтовой линии;

в) криволинейные стружечные канавки, выполненные по гипоциклоиде.

Рисунок 7 - положение стружечных канавок на развертке винтовых линий.

Из графиков видно, что для прямолинейных стружечных канавок изменение положений точек осуществляется прямолинейно от окружности впадин червяка с диаметром до окружности вершин с диаметром с частотой , где - число стружечных канавок на расчетном шаге червяка (рисунок 7, а). Точки стружечной канавки, выполненной по винтовой линии, на боковой винтовой поверхности меняют свое положение с диаметра до диаметра . Таким образом, положения точек стружечной канавки изменяются по винтовой линии переменного радиуса (рисунок 7, б).

Точки стружечной канавки, выполненной по гипоциклоиде, изменяют свое положение по дуге окружности, проходящей через три точки: две из них лежат на окружности диаметра , третья на диаметре .

Форма поперечного сечения стружечных канавок

При криволинейной форме стружечных канавок их количество и длина влияют на объем канавки, а соответственно на размещение стружки срезаемой в процессе шевингования. Объем канавки, ее профиль и плавность сопряжения должны выбираться таким образом, чтобы отделяемая стружка не пакетировалась, а свободно выходила.

Рисунок 8 - канавки на зубьях шевера: а - положение канавок; б - канавки типа I; в - канавки типа II; г - канавки типа III - трапецеидальные; д - передние углы при обработке шевером с канавками типа II; е - передние углы при обработке шевером с канавками типа I; ж - то же при перемене направления вращения; з - размер перемычки на вершине зуба.

В справочной литературе приводятся рекомендации по выполнению канавок на зубьях шеверов: с боковыми поверхностями в плоскостях, параллельных к торцовой плоскости шевера (рисунок 8, б); с боковыми поверхностями, нормальными к направлению зуба (рисунок 8, в) и наклонными к ней (рисунок 8, г). В зависимости от типа канавок на зубьях образуются передние углы различной величины. У шеверов с канавками типа I направление вращения и подачи влияет на величину переднего угла (рисунок 8, е, ж). У шеверов с канавками типа II при шевинговании, независимо от направления подачи и вращения (рисунок 8, д), на начальном цилиндре на всех режущих кромках угол . Преимуществом канавок типа II является простота их изготовления.

Ширина и глубина канавок должны быть достаточными для размещения стружки, поэтому на начальном этапе проектирования шевера новой конструкции примем =2 мм.

Недостаточная глубина канавок влечет некачественную обработку зубьев колеса, поэтому должно быть больше величины припуска на толщину зуба червячных колес (для модуля =10 мм 03-0,4 мм). Примем =2 мм.

Конструкция червячного шевера и схема формообразования

Разрабатываемый инструмент должен обеспечивать повышение точности обработки зубчатых колес за счет непрерывного контакта участков производящей поверхности между сеткой канавок, образующих режущие кромки, и калибрующей части при свободном обкате.

Шевер (рисунок 9) состоит из ступицы 1 и одно- или многозаходного зубчатого венца 2, в виде витка с профилем, определяемым видом зацепления. На витках выполнены стружечные канавки 3 (криволинейной) гипоциклоидальной формы.



Для обеспечения кинематического беззазорного взаимодействия с обрабатываемым колесом червяк имеет заходную конусную винтовую часть (рисунок 10). Заходный конус выполняется также для уменьшения нагрузки, приходящиеся на крайние режущие кромки, и распределения ее

на другие кромки, рядом расположенные. По рекомендациям из справочной литературы длина заборного конуса принимается, как правило, равной двум шагам, а угол конуса °.

Длина заборного конуса должна быть не меньше одного шага.

Угол конуса заходной части рассчитывается по формуле:

,

где - припуск по дну впадины на чистовую обработку;

- осевой ход червяка.

Рабочая часть выполня-ется цилиндрической винтовой с переменной толщиной витка вдоль оси шевера, что позволяет учесть припуск на чистовую обработку.

Червяк с переменной толщиной витка нарезается с двумя различными шагами. Первый шаг равен . Второй шаг должен учитывать припуск , оставленный на чистовую обработку. Если необходимо срезать весь припуск за один рабочий ход червяка (шевера), то последний зуб на режущей части должен иметь толщину, равную расчетной (). Таким образом, шаг рассчитывается из пропорции:

.

Отсюда ,

где - припуск на боковой стороне на чистовую обработку.

Окончательное формообразование профиля зуба колеса производится после прохода калибрующего витка, имеющего геометрические параметры, совпадающими с параметрами изделия.

Калибрующая часть выполняется цилиндрической винтовой (зубья калибрующей части по толщине должны быть равны ширине по начальному цилиндру окружной впадине изделия), с одной стружечной канавкой, точки которой расположены вдоль линии зацепления.

В начале цикла обработки инструмент и червячное колесо устанавливают на заданное межосевое расстояние, инструмент путем осевого перемещения вводят в контакт с колесом, при отсутствии жесткой кинематической связи между ними. Затем инструменту придают вращательное движение, в результате чего он начинает вести деталь при однопрофильном контакте и поступательное движение, осуществляющее выборку зазора на участке заборного конуса .

Для анализа процесса формообразования боковых поверхностей зубьев колеса винтовой поверхностью червяка рассечем поверхность червяка осевыми плоскостями (рисунок 11). В среднем сечении колеса, то есть на межосевом перпендикуляре получим в станочном зацеплении схемы формообразования заходной и рабочей частью шевера (рисунок 12).

Для участка с переменным шагом, то есть переменной толщиной витка схема формообразования строится следующим образом. Сначала в работу вступает сечение шевера - рейка 1 (рисунок 13) с толщиной витка, отличной от толщины витка на , то есть , а затем рейка 2 и т.д. Толщина витка в различных сечениях червяка рассчитывается по формуле:

.

Анализ схем формообразования различными участками профиля показали, что в зоне с переменной толщиной витка правая и левая стороны зуба колеса имеют различные профили.

Выводы

1. На основе теории взаимоогибаемых поверхностей проведен анализ

кинематики процесса резания при шевинговании и получены зависимости, позволяющие определить составляющие скорости относительного движения звеньев в паре червячное колесо - червяк. При этом установлено влияние параметров червяка и колеса на величину и направление скорости скольжения в контактной точке в процессе станочного зацепления.

2. Численными расчетами подтверждено наличие кинематических

задних углов в контактных точках винтовой поверхности червяка, которые влияют на процесс скольжения в передаче. При примерно одинаковых величинах задних углов на боковых сторонах витка их значение уменьшается от основания витка к вершине примерно в два раза. Для однозаходного червяка с модулем 10 мм кинематический угол у основания составляет примерно 0,5°, двухзаходного - 0,9°, трехзаходного - 1,25°. Это свидетельствует о том, что при использовании винтовой поверхности червяка в качестве производящей для инструмента и расположения на ней стружечных канавок, полученные кромки будут обладать режущими свойствами.

3. На основе регрессионного анализа получена зависимость для

расчета кинематических задних углов. Использование ее целесообразно при выборе формы направляющей линии стружечной канавки. Установлено, что наиболее удобными с технологической точки зрения являются винтовые, гипоциклоидальные и описанные по дуге окружности стружечные канавки.

4. С целью разделения припуска, оставленного на шевингование, на

части и обеспечения беззазорного контакта инструмента с колесом в начальный момент их зацепления предложено выполнять шевер с переменной толщиной витка на заходной части. Для анализа получаемого профиля колеса в сечении, проходящем через межосевой перпендикуляр, предложен вариант построения схемы профилирования для заходного, рабочего и калибрующего участков шевера.

5. На основе анализа зоны контакта червяка и колеса в станочном

зацеплении выведена зависимость определения площади контакта по боковым винтовым поверхностям, использование которой при известном направлении и количестве стружечных канавок позволяет рассчитать их ширину из условия сохранения червяком ведущих свойств, то есть без жесткой кинематической связи между ним и обрабатываемым колесом.

6. Экспериментальное исследование стружкообразования показало,

что большое значение на форму и размеры стружки оказывает толщина срезаемого слоя, положение контактной точки и угол наклона режущей кромки к направлению вектора скорости результирующего движения. По мере срезания стружки она переходит из элементного состояния у вершины витка в спиралеобразное у его основания. При толщине срезаемого слоя более 0,03 мм стружка при перемещении вдоль стружечной канавки может пакетироваться в зоне основания витка.

2. Конструкторская часть

2.1 Режущий инструмент

Токарные резцы.

Токарные резцы предназначены для обработки наружных и внутренних поверхностей. Они применяются для обработки поверхностей, цилиндрических и фасонных, нарезания резьбы и т.д.

Выполнение различных работ резцами на станках токарных групп.

Есть Прямые резцы и Отогнутые резцы.

Виды токарных резцов.

Наружное обтачивание
Подрезание уступа.	Прорезание канавки.
Обтачивание радиусной галтели.	Растачивание отверстия.

Резцы с твердосплавными пластинами - Т15К6

Свёрла предназначены для сверления отверстий в сплошном материале, для рассверливания уже имеющихся отверстий, для сверления конических углублений, например, для центров.

Наиболее применимы спиральные свёрла.

	Соотношение длины и диаметра не более 5/1. Если более чем 5/1, то возникают трудности с эвакуацией стружки. Свёрла используются для обработки отверстий под зенкерование, развёртывание, нарезание резьбы метчиком.
	Отличие сверления от других операций: на поперечной режущей кромке Vрезания=0.

Зенкеры широко распространены в машиностроении, особенно в крупносерийном и массовом производстве. Зенкерами обрабатывают более точные отверстия после сверления (потом развёртка).



1-режущая или заборная часть; 2-калибрующая часть; 3-рабочая часть; 4-шейка; 5-хвостовик.

Длина режущей части 1 зависит от глубины резания, калибрующая часть 2 придаёт правильное направление зенкера. Хвостовик 5 служит для закрепления зенкера в станке.

Зенкер не работает в сплошном материале (предназначен для обработки отверстий) следовательно, отпадает необходимость в оформлении заострённой вершины с поперечной кромкой. Это обеспечивает зенкеру лучшие условия резания на всём протяжении режущей кромки.

Развёртка предназначена для изготовления более точных отверстий и обеспечивает высокое качество обрабатываемых материалов.

Развёртка состоит из режущей, калибрующей частей, шейки и хвостовика.

1 - направляющий конус; 2 - режущая часть; 3 - калибрующая часть; 4 - обратный конус; 5 - хвостовик; 6 - рабочая часть; 7 - шейка.

Калибрующая часть служит для направления инструмента и используется, как запас на переточку. Она обеспечивает заданную форму отверстия, его точные размеры и требуемую шероховатость.

Калибрующая часть машинной развёртки - короткий цилиндрический участок, предназначенный для калибрования отверстий, и конический участок с утонением по направлению к хвостовику. Утонение служит для уменьшения трения развёртки по поверхности отверстия. Оно составляет 0,04-0,06 мм. Его не делают при повышенных требованиях к точности обрабатываемого отверстия.

Увеличение длины калибрующей части приводит к более тяжёлой работе развёртки. Рекомендуется применять короткие развёртки.

Зубья развёртки могут быть расположены параллельно оси или под наклоном.

Развёртки с винтовыми зубьями обеспечивают высокую точность и имеют более высокую стойкость.

Развёртки с прямыми и наклонными зубьями в большинстве случаев обеспечивают требуемую точность и качество обработки.

Изготовление, заточка и контроль развёрток с прямыми и наклонными зубьями значительно проще, чем с винтовыми. Направление винтовых зубьев делается обратным направлению вращения для предупреждения самозатягивания развёртки, а также выхода её хвостовика из шпинделя.

Угол наклона канавки выбирается в зависимости от обработки материала (сталь>7-8°).

2.2 Обоснование и выбор зажимного приспособления

При фрезеровании зубьев колеса и при их шевинговании (на операциях 075 и 080) в качестве оснастки для станка 5К32 используется оправка. Базой оправки является конусная поверхность А (конус Морзе 5), которая вставляется в шпиндель станка. Поверхность под посадочное отверстие инструмента имеет диаметр 32h6 и имеет шпоночный паз размером 8N9х110 мм. Для прочности оправка изготовленная из стали 20Х ГОСТ 4543-71 подвергается термообработке до HRCэ 54…60 единиц.

Так как модульная фреза и червячный шевер имеют одинаковые посадочные отверстия, но разную длину, их положения на оправке регулируется с помощью колец (поз. 4 и 4а), имеющих разную толщину.

2.3 Описание контрольного приспособления

червячный колесо зажимный закрепление

Контроль качества изделий очень важен в современном машиностроении. Применение универсальных измерительных инструментов и калибров малопроизводительно, и не всегда обеспечивает нужную точность и удобство контроля, а в условиях поточно-автоматизированного производства вообще неприемлемо.

Контрольные приспособления применяют для проверки заготовок, деталей и узлов машины.

Погрешность измерения в зависимости от назначения изделия допускают в пределах 8ч30% поля допуска на контролируемый объект.

На выбор схемы измерения большое влияние оказывает заданная производительность контроля.

Контрольные приспособления служат для проверки точности выполнения размеров, формы и взаимного расположения поверхностей детали. Точность контрольного приспособления в значительной степени зависит от принятого метода измерения, степени совершенствования конструкции приспособления и точности изготовления его элементов.

Активные устанавливают на станках, они контролируют детали в процессе обработки, давая сигнал на органы станка или рабочему на прекращение обработки или изменение условий ее выполнения при появлении брака.

Контрольное приспособление состоит из установочных, зажимных, измерительных и вспомогательных элементов, смонтированных на корпусе приспособления.

На установочные элементы (опоры) ставят проверяемую деталь своими измерительными базами для проведения контроля. Для установки применяют постоянные опоры со сферическими и плоскими головками, опорные пластины, а также специальные детали (секторы, кольца и т. д.) в зависимости от конфигурации детали.

На контрольной операции 090 для проверки зацепления червячной пары используется контрольный стенд НО 2284. Приспособление состоит из корпуса 1, в котором на подшипниках поз. 21 вращается вал 5. На валу 5 крепится деталь червячное колесо с помощью гайки 18 и шайбы 20. Червяк в приспособлении вращается во втулках 7. Втулки крепятся к корпусу 1 с помощью крышек 4 шпильками М10 поз. 9 и гайками 17.

Порядок проведения контроля: на зубья червяка наносится слой краски. Червяк вращают при помощи колеса 12. На зубьях червячного колеса проверяют пятно контакта при помощи штангенциркуля. Пятно должно составлять 70-80% от длины, 75-85% от ширины зуба; смещение пятна от осевой линии должно быть не более 1/3 размера пятна контакта.

3. Организационно-экономическая часть

Целью выполнения этой части дипломного проекта является разработка модели процесса технологической подготовки производства, а также определение затрат на ТПП. Технологическая подготовка производства включает проектирование новых прогрессивных и совершенствование действующих технологических процессов, разработку методов эффективного контроля изделий основного производства, определение норм времени изготовления новых изделий, разработку нормативов для расчета потребностей производства в материалах, рабочей силе, оборудовании, обеспечение основного производства технологической оснасткой.

3.1 Планирование технологической подготовки производства

Сетевое планирование

Одним из наиболее предпочтительных методов планирования является метод сетевого планирования. При выполнении сложных задач, когда различными исполнителями производится большое число работ, планирование и управление процессом ТПП может выполняться с помощью метода сетевого планирования и управления.

Основная задача и цель построения сетевого графика заключается в определении длины критического пути и расчета затрат на ТПП в данном случае.

Сетевой график - это модель построения процесса разработки и создания некоторого объекта, изображающая весь комплекс взаимосвязанных работ и их результатов в виде ориентированного графа.

Сетевой график наглядно показывает логическую последовательность и взаимосвязь всех действий и процессов, которые должны быть реализованы при проведении ТПП и для достижения поставленной цели.

Критическим путем называется промежуток времени, за который предполагается выполнить весь комплекс работ по ТПП.

Затраты на ТПП связаны с определением затрат на основные и вспомогательные материалы, используемые при техн...