Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования Республики Беларусь

Брестский государственный технический университет

Кафедра технологии машиностроения

Курсовой проект

по дисциплине: Режущий инструмент

на тему “Проектирование фасонного инструмента”

Выполнил: студент группы Т-61

Сергиевич А.В.

Проверил: преподаватель

Левданский А.М.

Брест 2012

Введение

Протяжки применяют на протяжных станках с прямолинейным движением Dz - движением резания в горизонтальном или вертикальном направлении. Обработка производится при сравнительно невысоких скоростях резания V=6…10 м/мин. Протяжка - это многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно за другим звеньев, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном движении. Протягивание - высокопроизводительный процесс обработки, точность до 6 квалитета, высокое качество обработки поверхности Ra=3.2 мкм.

Основные особенности:

1. Наличие только одного главного движения, движения подачи, компенсирующего подъемом подачи на зуб.

2. Малая ширина и большая длина срезаемого слоя.

3. В процессе резания одновременно участвует несколько зубьев.

4. Совмещение черновой, чистовой и отделочной работ.

5. Точность обработки определяется точностью исполнения инструмента.

6. Припуск при протягивании ограничен длиной и ее размерами, а так же величиной хода протяжного станка. При недостаточной длине протяжки и длине хода, обработка осуществляется комплектом протяжек.

7. Протяжки имеют высокую стойкость между переточками

Рентабельность обеспечивается в массовом и крупносерийном производстве.

Недостатки:

1. При внутреннем протягивании обработка происходит внутри заготовки, стружка формируется в замкнутом пространстве канавки, что затрудняет ее образование и отвод и может привести к заклиниванию и ломке зуба.

2. Затруднен подвод СОЖ.

3. Невозможность наблюдения за процессом.

При генераторной схеме резания легче изготовлять и перетачивать зубья.

Фасонные резцы применяют для обработки деталей с различной формой образующей. По сравнению с обычными резцами они обеспечивают идентичность формы, точность размеров детали, которая зависит в основном от точности изготовления резца, высокую производительность, благодаря одновременной обработке всех участков фасонного профиля детали и большую экономию времени (машинного). Резцы удобны в эксплуатации благодаря простоте переточки по передней поверхности. Фасонные резцы используют на токарных и револьверных станках, автоматах и полуавтоматах. Резцы проектируют для обработки конкретной детали и их применение экономически оправдано при крупносерийном и массовом производстве.

Фасонные резцы классифицируются:

1. По форме: стержневые, призматические, круглые. Стержневые резцы можно установить в резцедержатель универсального станка. Недостатком их является уменьшение высоты рабочей части после переточки, компенсируемое подналаживанием. Призматические фасонные резцы имеют большое число переточек. Их вершину в осевой плоскости заготовки устанавливают регулировочным винтом. Задний угол у этих резцов получают при заготовке их в специальных резцедержателях под углом а=10…12 град. Крепление и базирование резца в резцедержателе осуществляется с помощью хвостовика типа ласточкин хвост. Недостаток призматического резца - невозможность обработки внутренних фасонных поверхностей. Круглые резцы применяют для обработки как наружных, так и внутренних поверхностей. Они более технологичны чем призматические, так как представляют собой тела вращения и допускают большое число переточек и стачиваются до остаточной по условию прочности величины. Задние углы у круглых резцов получают их установкой выше осевой плоскости заготовки в специальных резцедержателях. Базируют резец в резцедержателе по отверстию и торцу, а вершину в осевой плоскости изделия устанавливают путем поворота резца вокруг оси.

2. По установке относительно заготовки: радиальные и тангенциальные. Вершина радиального резца устанавливается в осевой плоскости заготовки, а подача осуществляется в направлении ее оси. Радиальный резец образует весь профиль заготовки одновременно. В результате на заготовку действуют значительные силы резания, которые могут привести к деформированию заготовки и появлению вибрации. Вершина тангенциального резца устанавливается по касательной к минимальному радиусу обрабатываемой детали. Передняя поверхность расположена под углом по отношению к оси заготовки, обеспечивая не одновременное, а постепенное профилирование изделия. Вследствие этого резко снижается сила резания и уменьшается вероятность появления вибрации. Тангенциальными резцами можно обрабатывать нежесткие заготовки большой длины.

Шлицевые червячные фрезы имеют фасонную производящую поверхность, на которой расположены зубья. Форма и размеры производящей поверхности зависит от формы и размеров обрабатываемой поверхности, кинематики процесса фрезерования и расположения оси фрезы относительно детали. Они широко используются в промышленности, как на универсальных, так и на специальных фрезерных станках. Такие фрезы обеспечивают высокую производительность, непрерывность процесса резания и перетачиваются по передней поверхности.

1. РАСЧЕТ РЕЗЦА

резец фреза шлиц

Исходные данные: Рисунок 34, вариант 4

Рисунок 1.1 Эскиз изготовляемой детали.

Марка материала прутка Сталь 20: ув = 500 МПа;

Тип резца - призматический.

Рассчитываем высотные размеры профиля в узловых точках на детали по формулам:

t2 = (d2 - d1)/2; (1.1)

t3 = (d3 - d1)/2; (1.2)

tmax= t3;

где d1, d2, d3 - диаметры обработанных поверхностей на детали.

t2 = (40-34)/2 = 3 мм;

t3 = (44-34)/2 = 5 мм;

tmax = t3, мм.

Выберем габаритные и конструктивные размеры резца по таблице 2 [1], величины переднего г и заднего б углов резца по таблице 3 [1].

Таблица 1.1 Габаритные и конструктивные размеры

Высота профиля tmax,мм	M	A	F	E	d	H
5	29,45	20	10	6	6	75

Таблица 1.2 Величины переднего и заднего углов.

Марка	ув, МПа	г0	б0
Сталь 20	500	25	12

Размер B определяем конструктивно.

Рассчитаем для каждой узловой точки высотные размеры профиля резца, измеренные вдоль передней поверхности.

xi = (ri·cos(г - гi) - r1)/cos г; (1.3)

где ri - радиусы узловых точек на профиле детали;

г - величина переднего угла в базовой точке 1;

гi - величины передних углов для расчетных точек на профиле режущей кромки резца.

sin гi = (ri-1/ri) · sin г; (1.4)

sin г2 = (r1/r2) · sin г = (17/20) · sin25 = 0,3592;

г2 = 21,05° = 21°3ґ;

sin г3 = (r1/r3) · sin г = (17/22) · sin25 = 0,3266;

г3 = 19,05° = 19°3ґ;

х2 = (r2·cos(г-г2)-r1)/cosг = (20·cos(25-21,05)-17)/cos25 = 3,2564 мм;

х3 = (r3·cos(г-г3)-r1)/cosг = (22·cos(25-19,05)-17)/cos25 = 5,3839 мм;

Рассчитаем высотные размеры профиля резца, необходимые для его изготовления и контроля.

Высотные размеры профиля для каждой узловой точки задаем в радиальном сечении.

Тi = xi·cos(б + г); (1.5)

Т2 = 3,2564·cos(12? + 25?) = 2,6007 мм;

Т3 = 5,3839·cos(12? + 25?) = 4,2998 мм;

Проверим результаты аналитического расчета величин Т2, Т3 графическим построением профиля резца.

1) Вычертим деталь в двух проекциях на координатных плоскостях V и H. Плоскость V-вертикальная, проходит перпендикулярно оси детали, плоскость H-горизонтальная, совпадает с направлением подачи резца.

2) Обозначим на проекциях детали узловые точки профиля цифрами 1,2,3.

3) Вычертим на плоскости V контуры проекций передней и задней поверхностей резца. Проекция передней поверхности круглого резца - прямая линия 1`Р, проведенная из точки 1` под углом г к горизонтальной осевой линии детали. Проекция задней поверхности круглого резца - окружности радиусов R1,R2,R3, проведенные из центра Ор через точки пересечения линии 1`Р с контурными окружностями профиля детали. Центр резца Ор лежит на линии 1`О, проведенной из точки 1` под углом б к горизонтальной осевой линии детали на расстоянии, равном радиусу R1,т.е. 1`О = R1.

4) Вычертим на координатной плоскости H профиль резца в нормальном сечении, для чего:

а) выберем произвольно центр О1 пересечения следов плоскостей N и H;

б) из центра О1 проведем прямую NN, радиально направленную;

в) перенесем с помощью циркуля высотные размеры профиля резца из плоскости V на плоскость H.

5) Замерим на чертеже высотные размеры каждой узловой точки профиля резца Т2, Т3 и разделим полученные величины на принятый масштаб графического профилирования резца, результаты занесем в таблицу и сопоставим с результатами аналитического расчета.

Таблица 1.3

Номер узловой точки	Высотные размеры профиля, измеренные от базовой точки 1, мм
	на детали	на резце
		аналитический	графический
2	t2 = 3 мм	T2 = 2,601 мм	T2 = 2,6 мм
3	t3 = 5 мм	T3 = 4,299 мм	T3 = 4,3 мм

1.7 Определяем размеры дополнительных режущих кромок.

Дополнительные режущие кромки подготавливают отрезку детали от прутка. Высота кромок не должна быть больше высоты рабочего профиля резца, ширина равна ширине режущей кромки отрезного резца.

b = tmax + (5…12) = 5 + 12 = 17 мм

Lр = lд + b1 + c1 + c2 + f = 55 + 3 + 2 + 2 + 2 = 64 мм

размеры: b1?2 мм , с1 = 2 мм, с2 = 2 мм, f = 2 мм.

Принимаем b = 6 мм, b1 = 3 мм, с1 = 2 мм, с2 = 2 мм, f = 2 мм.

Для уменьшения трения резца о заготовку на участках профиля перпендикулярных оси детали затачиваем угол равный 3?.



Рисунок 1.2. Дополнительные режущие кромки фасонных резцов.

Разрабатываем чертёж шаблона и контршаблона для проверки профиля резца на просвет.

Профиль шаблона представляет собою негативный профиль резца. Высотные размеры профиля шаблона равны соответствующим высотным размерам профиля резца. Осевые размеры между узловыми точками профиля детали. Для построения шаблона необходимо через узловую базовую точку 1 провести координатную горизонтальную линию, от которой в направлениях, перпендикулярных к ней, отложить высотные размеры профиля резца. Допуск на изготовление высотных размеров профиля шаблона ±0,01, линейных +0,02…0,03.

Ширина шаблона

Lш = LР + 2· f = 64 + 2·2 = 68 мм; (1.17)

где: LР - ширина резца; f = 2 мм.

Рисунок 1.3 Шаблон и контршаблон

Рисунок 1.4 Резец фасонный призматический

2. РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНОЙ ФРЕЗЫ ДЛЯ НАРЕЗЕНИЯ ВАЛОВ С ПРЯМОБОЧНЫМИ ШЛИЦАМИ, ПАРАЛЕЛЬНЫМИ ОСИ ШЛИЦА

Таблица2.1- Размеры шлицевого вала

zdD	b,мм	d1min, мм	аmin,мм	fном, мм	fоткл, мм	rmax, мм
10х16х20	2,5	14,1	-	0,3	+0,2	0,2

Исполнение шлицевого вала - В.

Инструмент - окончательный.

Базирование происходит по наружнему диаметру.

Обозначение вала - D - 10x16x20H8/g6x2,5D9/e9

Рисунок 2.1 Профиль торцового сечения шлицевого вала при центрировании по наружнему диаметру.

Расчетные размеры вала.

Наружний диаметр

Dр = Dmax - 2·fmin, (2.1)

Dmax= D + ES = 20 + (-0,007) = 19,993 мм

где Dmax - максимальная величина наружного диаметра вала, мм

fmin - номинальная величина фаски, мм

D р= 19,993 -2·0,3=19,39 мм;

Внутренний диаметр.

Без учета припуска под шлифование вала

dр = dмин + 0,25·d, (2.2)

где dмин - номинальный внутренний диаметр, dмин = 16-0,4 = 15,6 мм;

dр = 15,6 + 0,25·0,11 = 15,628 мм

Ширина шлица без учета припуска

bр = bмин + 0,25·b, (2.3)

где bмин - ширина шлица минимальная, мм

bр =2,461+0,25·0,025 = 2,467 мм.

Диаметр начальной окружности с фаской на сторонах шлица

(2.4)

где Dн - диаметр начальной окружности, мм

Принимаем Dн = 19,2 мм

Конструктивные элементы фрезы

Определение профиля боковой стороны зубьев фрезы аналитическим методом.

Профиль боковой стороны зуба фрезы представляет собой кривую, огибающую ряд последовательных положений профиля шлицевого вала при качении начальной окружности вала по начальной прямой фрезы.

h = (Dн - dр)/2; (2.5)

h = (19,2-15,628)/2 = 1,786 мм < 3,5 мм,

следовательно теоретическую кривую заменяем одной дугой окружности.

Для нахождения радиуса одной заменяющей окружности R0 и координат х0,

у0 центра этой окружности необходимо иметь координаты трех узловых точек профиля фрезы.

Точка О с координатами х=0, у=0 расположена на начальной прямой в точке пересечения ее с кривой профиля:

точка 1-по середине профиля;

точка 2-у вершины профиля зуба;

Зная координаты точки 1 и точки 2 найдем х0, у0, R0. Координаты центра заменяющей окружности.

x0 = (x12 - 2·y0·y1 + y12)/2·x1; (2.6)

y0 = (x1·(x22 + y22) - x2·(x12 + y12))/2·(x1·y2 - x2·y1); (2.7)

Радиус заменяющей окружности:

(2.8)

Ординаты точки 1и точки 2 принимаем:

y1 = (0,4…0,5)·h ; (2.9)

y2 = 0,9·h; (2.10)

y1 = (0,4…0,5)·1,786 = (0,714…0,893) мм; принимаем y1 = 0,715 мм

y2 = 0,9·1,786 = 1,607 мм;

Абсциссы точек 1 и 2 из формул:

x1=Rн[(б1-гн)- cos б1(sin б1- sin гн)]; (2.11)

x2=Rн[(б2-гн)- cos б2(sin б2- sin гн)], (2.12)

где Rн - радиус начальной окружности вала.

б1, б2 - углы обката точки 1 и точки 2 соответственно.

; (2.13)

; (2.14)

где гн- угол шлица в точке на Dн;

sin гн= bр/Dн; (2.15)

sin гн = 2,467/19,2 = 0,12849

гн = 0,12885 рад

Зная значения углов в радианах:

б1 = 0,35182 рад;

б2 = 0,49883 рад.

x1=9,6[(0,35182-0,12885)- cos(0,35182)(0,34461- 0,12849)] = 0,193 мм

x2=9,6[(0,49883-0,12885)- cos(0,49883)(0,47840- 0,12849)] = 0,602 мм

Определяем:

y0 = (0,193·(0,6022 + 1,6072) - 0,602·(0,1932 + 0,7152))/(2·(0,193·1,607-0,602·0,715)) = - 0,99 мм;

x0 = (0,1932 - 2·(- 0,99)·0,715 + 0,7152)/(2·0,193) = 5,089 мм

Тогда радиус заменяющей окружности:

;

Чтобы проверить точность замены кривой бокового профиля зуба фрезы дугой окружности, определяем величину отклонений дуги от теоретической кривой в двух точках а и b в расположенных между точками 0;1;2.

Максимальная погрешность замены в точках а и b:

Дa = Fa - R0; (2.16)

Дb = Fb - R0, (2.17)

где Fa, Fb- радиусы точек а и b, мм

; (2.18)

; (2.19)

где xa, xb, ya, yb- координаты точек а и b;

xа = Rн·[(ба - гн) - cos ба·(sin ба - sin гн)]; (2.20)

xb = Rн·[(бb - гн) - cos бb·(sin бb - sin гн)], (2.21)

ya = Rн· sin бa·(sin бa - sin гн)]; (2.22)

yb = Rн· sin бb·(sin бb - sin гн)]; (2.23)

Углы обката точек а и b в радианах :

; (2.24)

; (2.25)

А = (Rн· гн + x0)/(2·( Rн + y0/3)); (2.26)

В = y0/(Rн + y0/3)

Рассчитываем предварительные параметры:

А = (9,6·0,12885 + 5,089)/(2·(9,6 + (-0,99)/3)) = 0,34121

В = -0,99/(9,6 + (-0,99)/3) = -0,10680

Координаты точек:

ya = 9,6· sin(0,24311)·(sin(0,24311) - 0,12849)] = 0,259 мм,

yb = 9,6· sin(0,43931)·(sin(0,43931) - 0,12849)] = 1,212 мм,

xа = 9,6·[(0,24311 - 0,12885) - cos(0,24311)·(sin(0,24311) - 0,12849)] = 0,051 мм,

xb = 9,6·[(0,43931 - 0,12885) - cos(0,43931)·(sin(0,43931) - 0,12849)] = 0,401 мм

Определяем радиуса точек:

Дa = 5,191 - 5,184 = 0,007 мм,

Дb = 5,179 - 5,184 = -0,005 мм,

Погрешность допустимая т.к. выполняется условие:

(Дa+Дb) = мм,

где (Дa+Дb) - погрешность замены (по модулю);

Дb - допуск на ширину шлица (0,025 мм).

Толщина зуба фрезы по начальной прямой.

(2.27)

где n - число шлицев вала, n = 10;

гн - в радианах;

Шаг зуба в нормальном сечении.

(2.28)

Смещение уступа от начальной прямой.

(2.30)

Угол уступа (фаски)

при n = 10,

ш = 40?;

ширина фаски : с = 2·f = 2·0,3 = 0,6 мм;

высота фаски : h2 = с·tg ш = 0,6·tg40? = 0,503 мм;

Размеры канавки для выхода шлифовального круга при затыловании канавки: радиус: r = 1…2, конструктивно принимаем r = 0,5 мм,
ширина: l = tн - (Sн + 2·c);

l = 1,274 мм;

глубина: h3 = 1,5…3 мм, конструктивно принимаем h3 = 2 мм;

Высота шлифованной части зуба фрезы

hш = h + h1+ h2; (2.31)

hш = 1,786 + 0,04 + 0,503 = 2,329 мм

Общая высота профиля зуба

h0 = hш+ h3; (2.32)

h0 = 2,329 + 1 = 3,329 мм;

Геометрия фрезы

Передний угол: г=0?.

Задний угол на вершине зуба:

бb = 8…14? = 13?.

Шаг между выбираемыми углами 30ґ.

На боковых сторонах профиля задний угол:

tgбд = tgбb·sin бn, (2.33)

где tgбn = у0/х0, а значение угла бb должно быть бд ?1? 30ґ.

tgбn= -0,99/5,089 = -0,19454;

бn = - 0,19214 рад;

tgбд = tg(0,2667)·sin(-0.19214) = 0,03991

бд = 2,228?

бд = 2? 17ґ.

Условие выполняется.

Расчет конструктивных и габаритных размеров фрезы.

Число заходов - однозаходные

Угол подъема витков по среднему диаметру ф = 6?.

При увеличении ф увеличивается погрешность профиля боковой стороны шлица.

Направление витков правое.

Направление передней поверхности зубьев левое.

Ориентировочный наружный диаметр.

(2.34)

Принимаем

Число зубьев фрезы:

b ?0,1 то z=14

Величина затылования.

(2.35)

Принимаем K = 2,5 мм;

K1 = (1,2…1,7)·2,5 = (3…4,3) мм;

Принимаем K1 = 3,5 мм;

Размеры канавки для выхода стружки.

r2 = 1,25…2,5 мм;

принимаем r2 = 1,25 мм;

 (2.36)

Угол канавки и = 25?.

Длина шлифованной части задней поверхности зубьев фрезы

(2.37)

принимаем lш = 4,5 мм.

Шаг витков фрезы в осевом сечении:

(2.38)

Длина наружной части фрезы:

,мм (2.39)

принимаем lр= 30,689 мм.

Общая длина фрезы.

L = lр+ 2·lд, (2.40)

где lд - длина буртика фрезы, мм

lд = 2…5 мм;

принимаем lд = 5 мм;

L = 30,689 + 2·5 = 40,689 мм,

Диаметр цилиндрической части буртиков

(2.41)

принимаем dд = 32,4мм.

Средний расчетный диаметр

(2.42)

Угол наклона стружечной канавки

(2.43)

Принимаем щ = 2?30?.

Шаг стружечной канавки

T = р· Dt·ctg щ, мм (2.44)

T = 3,14·45,2·ctg2,5? = 3339,95 мм,

Диаметр отверстия фрезы

d0 = 0,625·(Dен-2·H) = 0,625· (50-2·7,3) = 22,1 мм (2.45)

Принимаем d0 = 22 мм.

3. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТЯЖКИ

Исходные данные: рисунок 10, вариант 10.

Минимальный диаметр отверстия под протягивание: d = 65 мм; диаметр отверстия, получаемое после протягивания: D = 84,5мм. Предельное отклонение диаметра D по чертежу детали: ? =0,06 мм, длина протягиваемого отверстия: lд = 85 мм; д = 0,09 мм.

Материал заготовки: Сталь 18ХГТ: у = 981 МПа; HB = 213

Рисунок 3.1 Профиль обрабатываемого отверстия.

Хвостовик и шейка.

Диаметр хвостовика:

D1= d - 0,5 = 65 - 0,5 = 64,5 мм. (3.1)

где d - минимальный диаметр отверстия под протягивание, мм.

Расчетную величину D1 округляем до ближайшей меньшей величины, соответствующей ГОСТ 4044-70. Принимаем D1 = 63 мм. Остальные размеры хвостовика и размеры шейки принимаем соответственно с ГОСТ 4044-70:

D1' =48 мм; D2 = 62,5 мм; l0 = 210 мм; lx = 190 мм; l1 = 25 мм;

l2 = 40 мм; R1= 0,6 мм; R2 = 4 мм; C = 1,5 мм; б = 30?.

Рисунок 3.2 Хвостовик протяжки.

Переходный конус

Длину конуса принимаем L = 25 мм, так как диаметр отверстия под протягивание D = 84,5 мм. Диаметры конуса: меньший равен диаметру шейки (мм): больший - передней направляющей части ( мм).

Передняя направляющая часть

Диаметр передней направляющей части, мм

Dпн= d = 65 мм, (3.2)

Предельное отклонение Dпн по e8.

Длина передней направляющей Lпн равна расстоянию от конца переходного конуса до первого зуба режущей части, то есть, включая длину первой стружечной канавки.

Lпн = lд = 85 мм; т.к. lд/D = 1,006 ? 1,5 (3.3)

где lд - длина протягиваемого отверстия,

D- диаметр отверстия, получаемого после протягивания, мм.

Режущая часть

Форма и размеры зубьев

Главные режущие кромки зубьев имеют форму дуг концентрической окружностей, диаметр которых Di постепенно увеличивается от первого зуба к последнему. Вспомогательные режущие кромки зубьев имеют криволинейную форму в зависимости от профиля обрабатываемой детали.

Величины углов в нормальном сечении по главной режущей кромке для стали 18ХГТ принимаем: г = 12?; б = 3?;

Предельные отклонения углов по ГОСТ16492-70

? г = ± 2?; ? б = 30ґ;

Для уменьшения трения на вспомогательных режущих кромках делают угол равный 1?, располагающийся позади ленточки шириной 0,8…1 мм. Для обработки заготовки принимаем зубья с криволинейной спинкой.

Ориентировочные размеры режущих зубьев и расположенных между ними стружечных канавок могут быть определены следующим соотношением:

t = (1,25…1,5)v lд = (1,25...1,5) v85 = 11,524...13,83 мм;

принимаем t = 13,83 мм;

h = (0,35…0,6)t = (0,35...0,6)13,83 = 4,33...8,3 мм;

принимаем h = 8,3 мм;

с = (0,3…0,35)t = (0,3...0,35)13,83 = 4,15...4,84 мм;

принимаем с = 4,5 мм;

R = (0,5…0,55)h = (0,5...0,55)8,3 = 4,15...4,565 мм;

принимаем R = 4,15 мм



Рисунок 3.3 Размеры стружечных канавок на режущей части протяжки.

Диаметр первого зуба протяжки, мм

Dz1 = Dпн = 65 мм; (3.4)

Диаметр последнего зуба режущей части протяжки, мм;

Dп = Dк = 84,55 мм (3.5)

где Dк -диаметр калибрующих зубьев протяжки, мм;

Dк = (D + ?) - p = (84,5 + 0,06) - 0,01 = 84,55 мм;

р - величина разбивания отверстия = 0,01 мм.

Диаметры промежуточных зубьев режущей части протяжки получают последовательным прибавлением к диаметру первого зуба удвоенного значения толщины срезаемого слоя.

Dz2 = Dz1 + 2·а (3.6)

Определение толщины срезаемого слоя

Фасонные протяжки срезают припуск заготовки, как правило, по генераторной схеме резания. Толщина срезаемого слоя (а) равна разности высот или полуразности диаметров пары смежных режущих зубьев. Ширина срезаемого слоя ?b равна длине главной режущей кромки зуба протяжки.

Режущая кромка первого зуба - окружность, следовательно

?b1= р·Dz1; (3.7)

Режущие кромки последующих зубьев - дуги концентрических окружностей, поэтому ширина срезаемого слоя одним зубом равна сумме длин дуговых участков главной режущей кромки данного зуба т.е.

?b = b·n; (3.8)

где b - длина одного дугового участка на режущей кромке данного зуба;

n - число дуговых участков на режущей кромке зуба.

Длина дуговых участков режущей кромки уменьшается при увеличении диаметра от d до D. Схема резания при протягивании зависит от площади срезаемого слоя

P= f(ab), поэтому для сохранения постоянной силы P за весь период протягивания отверстия пропорционально уменьшению b увеличивают толщину срезаемого слоя a.

Последовательность определения толщины срезаемого слоя :

а) определяем общий припуск под протягивание, мм:

А = (D +?)/2-d/2 = (84,5 + 0,06)/2 - 65/2 = 9,78 мм; (3.9)

б) делим величину А на три ступени:

d1 = d = 65 мм;

d2 = 71,52 мм;

d3 = 78,04 мм;

D = 84,55 мм;

Припуск первой ступени от d до d2 срезают зубья первой секции режущей части протяжки, припуск второй ступени от d2 до d3 срезают зубья секции номер два, припуск первой ступени от d3 до D срезают зубья секции три.

в) принимаем величину а в пределах каждой ступени постоянной.

г) определим толщину срезаемого слоя на первой ступени а1 из условия прочности протяжки по впадине первого зуба:

а1 = (F1· [у]р/ (10·Cр?b1·zк·кг·кб))1,18, мм (3.10)

где F1- площадь сечения по впадине первого зуба протяжки, мм2

F1= р·(Dz1-2h)2/4 = 3,14· (65 - 2·8,3)2/4 = 1839 мм2; (3.11)

[у]р - допустимое напряжение при деформации растяжения в материале режущей части протяжки, МПа.

[у]р = 400 МПа.

?b1 - длина режущей кромки, первого зуба протяжки, мм

?b1 = р·Dz1 = 3,14·65 = 204,1 мм

zк - число зубьев протяжки, участвующих одновременно в резании.

zк = lд/t + 1 = 85/13,83 + 1 = 7,15;

принимаем zк = 7;

Cр = 284;

кг = 0,93

кб = 1,34 т.к. обработка без эмульсии;

а1 = (1839·400/(10·284·204,1·7·0,93·1,34))1,18 = 0,1 мм;

д) определяем толщину срезаемого слоя на второй b2 и третей b3 ступенях.

Найдем длины дуговых участков на диаметрах d2 и d3.



Рисунок 3.4 Схема расчета толщины срезаемого слоя.

Для определения толщины срезаемого слоя на второй b2 и третей b3 ступенях.

Найдем длины дуговых участков на диаметрах d2 и d3.

D = 84,5 мм

d = 65 мм

d2 = 71,52 мм

d3 = 78,04 мм;

где R находим по теореме косинусов:

упростив ее, получим:

подставим значения:

мм

Зная значение R, находим бi:

Зная значение угла г2 и г3 определяем значение b:

b2 = r2 · г2 · 3,14/180 = 35.76 · 514,42° · 3,14/180 = 32,09 мм

?b2 = 4· 32,09 = 128,36 мм;

b3 = r3 · г2 · 3,14/180 = 39,02 · 38,36° · 3,14/180 = 26,12 мм

?b3 = 4 · 26,12 = 104,48 мм

Из условия а1·?b1 = а2·?b2 = а3·?b3 находим а2,а3:

а2 = а1·?b1/?b2 = 0,1·204,1/128,36 = 0,16 мм;

Принимаем а2 = 0,16 мм

а3 = а1·?b1/?b3 = 0,1·204,1/104,48 = 0,195 мм;

Принимаем а3 = 0,195 мм

е) проверим возможность размещения стружки в канавке между зубьями при срезании протяжкой максимальной толщины срезаемого слоя аi max .

,мм (3.12)

где: Kc-коэффициент заполнения стружечной канавки, Kc = 4,0;

Условие не выполняется.

Принимаем удлиненную форму стружечной канавки. Размеры удлиненной стружечной канавки определяем с учетом размещения в ней стружки за один рабочий ход зуба:

fc = aimax· lд = 0,2 · 85 = 17 мм2;

fky = 0,25·р·h2 + Дt·h;

fky = fc·Kc = 17 · 4 = 68 мм2;

Дt = (fky - 0,25·р·h2)/h = (68 - 0,25·3,14·8,32)/8,3 = 1,68 мм;

Принимаем Дt = 1,68 мм.

ty = t + Дt = 13,83 + 1,68 = 15,51 мм;

zk = lд/ty + 1 = 85/15,51 + 6,46;

Принимаем zk =6.

а1 = (1839·400/(10·284·204,1·6·0,93·1,34))1,18 = 0,12 мм;

а2 = а1·?b1/?b2 = 0,12·204,1/128,36 = 0,19 мм;

Принимаем а2 = 0,19 мм

а3 = а1·?b1/?b3 = 0,1·204,1/104,48 = 0,23 мм;

Принимаем а3 = 0,23 мм

Проверим прочность протяжки на разрыв по шейке хвостовика.

P/Fx ? [у]x , (3.13)

где P- сила резания при протягивании, Н

P = 10·Cр·а10,85?b1·zк·кг·к0 , (3.13)

P = 10·284·0,120,85·204,1·6·0,93·1,34 = 714832,7 H;

Fx = р·( D1')2/4, (3.14)

где D1'- диаметр вала хвостовика, мм

Fx = 3,14·482/4 = 1808,64 мм2;

[у]x - допускаемое напряжение при деформации растяжения в материале хвостовика, МПа;

Для Сталь 40X ГОСТ - [у]x = 300 МПа;

< [у]x = 300 МПа;

Условие не выполняется, изготавливаем цельную протяжку из материала сталь Р6М5 [у]x = 400 МПа

Проверка протяжки по тяговой силе протяжного станка.

P ? 0,9·Q, (3.15)

Q = Р/0,9 = 714832,7/0,9 = 794,2 кН

где Q - номинальная тяговая сила протяжного станка.

Выбрали: модель станка 7Б58 с максимальной длиной рабочего хода каретки 2000 мм и номинальной тяговой силой Q = 800 кН.

794,2 кН < 800 кН;

Условие выполняется.

Стружкоделительные канавки на режущих зубьях протяжки.

Канавки делают на зубьях, имеющих длину режущей кромки 5…10 мм, размещают их в шахматном порядке.

Количество канавок:

1-секция nk1 = b1/10 = 51,025/10 = 5,1

принимаем nk1 = 5;

2-секция nk2 = b2/10 = 32,09/10 = 3,2

принимаем nk2 = 3;

3-секция nk3 = b3/10 = 26,12/10 = 2,6

принимаем nk3 = 2.

Калибрующая часть протяжки.

Состоит из пяти зубьев одинакового диаметра, равного диаметру последнего режущего зуба. Стружечные канавки имеют такую же форму и размеры, как и на режущей части протяжки. Шаг калибрующих зубьев принимают равным шагу режущих зубьев.

Вершину калибрующих зубьев снабжают фаской 0,2…0,6 мм, которая предназначена для сохранения диаметральных размеров протяжки при переточках.

Передний угол гк принимают равным г, так как при эксплуатации протяжки в результате переточек затупившихся зубьев происходит постепенный переход калибрующих зубьев в режущие.

Задний угол имеет небольшую величину бк =1?30 ±15ґ по сравнению с режущими зубьями. Это вызвано необходимостью обеспечить медленное уменьшение диаметральных размеров зубьев при переточках.

Рисунок 3.5 Стружкоделительные канавки

Задняя направляющая часть.

Заднюю направляющую часть у фасонных протяжек выполняют цилиндрической. Диаметр задней направляющей части, мм:

Dзн = d,

где d -минимальный диаметр отверстия под протягивание, мм

Dзн = 65 мм, предельное отклонение по f7.

Длину задней направляющей части принимаем Lзн = 40 мм.

Диаметры зубьев

Предельное отклонение диаметра зуба по ГОСТ 164992-70 равно -0.02 мм.

1-секция

Номер зуба	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Диаметр, мм	65	65,24	65,48	65,72	65,96	66,2	66,44	66,68	66,92	67,16	67,4	67,64	67,88	68,12
Номер зуба	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
Диаметр, мм	68,36	68,6	68,84	69,08	69,32	69,56	69,8	70,04	70,28	70,52	70,76	71	71,24	71,48

2-секция

Номер зуба	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Диаметр, мм	71,86	72,24	72,62	73	73,38	73,76	74,14	74,52	74,9	75,28	75,66	76,04	76,42	76,8	77,18	77,56	77,94

3-секция

Номер зуба	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Диаметр, мм	78,4	78,86	79,32	79,78	80,24	80,7	81,16	81,62	82,08	82,54	83	83,46	83,92	84,38	84,55

Калибрующие зубья

Номер зуба	1	2	3	4	5
Диаметр, мм	84,55	84,55	84,55	84,55	84,55

Заключение

В данном курсовом проекте мы изучили основы проектирования металлорежущего инструмента и его элементы. Проектирование режущих инструментов является одним из главных направлений в машиностроении. От качества и надежности, работоспособности режущих инструментов, применяемых в машиностроении, в значительной мере зависит качество и точность, получаемых деталей, производительность процесса обработки. При проектировании режущих инструментов необходимо знание теоретических основ конструирования и расчета инструментов, нужно уметь правильно определять лучшие для данных условий обработки конструктивные элементы инструментов и создавать оптимальную их конструкцию, учитывая условия эксплуатации, знать основные направления их совершенствования, пути повышения надежности и эффективности, представлять себе возможные направления и перспективы развития режущего инструмента.

Литература

1.Методические указания по “РИ и ИОАП”. Разделы: ”Резцы фасонные”, ”Протяжки фасонные”, “Расчет червячных фрез для нарезания валов с прямобочными шлицами”.

2.Металлорежущий инструмент Г.Н.Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л.Боровой и др.-М.: Машиностроение,1989 г.

3.Щеголев А.В. Конструирование протяжек. М. Машиностроение, 1960г.

4.Г.Н. Кирсанов. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов М.: Машиностроение, 1986г.

Размещено на Allbest.ru

...