Проектирование металлорежущего инструмента (фасонных резцов)

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Фасонные резцы применяют для обработки деталей с различной формой образующей. По сравнению с обычными резцами имеют ряд преимуществ:

а) Обеспечивают идентичность формы, точность размеров детали, которая зависит в основном от точности изготовления резца;

б) Фасонные резцы имеют высокую производительность, благодаря одновременной обработки всех участков фасонного профиля детали;

в) Имеют большую экономию машинного времени;

Фасонные 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 в крупносерийном и массовом производстве.

Протяжка - многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении лезвия и отсутствии движения подачи.

Протягивание - высокопроизводительный процесс обработки, обеспечивает высокую точность (до 6 квалитета) и высокое качество поверхности (Rа до 0,32 мкм)

Основные особенности процесса протягивания:

а) Наличие только одного главного движения, движения подачи компенсирует подъём на зуб;

б) Малая толщина и большая ширина срезаемого слоя;

в) Одновременное участие в процессе резания большого числа зубьев;

г) Совмещение черновой, чистовой и отделочной обработок;

д) Точность обработки определяется точностью изготовления инструмента;

е) Припуск при протягивании ограничен длинной протяжки;

ж) Протяжки имеют высокую стойкость, как между отдельными переточками, так и суммарную;

Протяжка - узкоспециализированный инструмент, их рентабельность обеспечивается только в крупносерийном и массовом производстве.

Червячные фрезы применяют для черновой и чистовой обработки шлицевых валов. Обработка шлицевых валов червячными шлицевыми фрезами является одним из наиболее перспективных технологических методов высокопроизводительной обработки точных поверхностей, обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей. Совмещение в одной операции нескольких этапов механической обработки, получение высоких эксплуатационных качеств поверхностного слоя, сравнительно невысокие требования к квалификации оператора - все это обеспечивает высокую эффективность процесса. Однако все эти преимущества обусловлены существенным усложнением конструкции инструмента. Червячная шлицевая фреза представляет собой многолезвийный металлорежущий инструмент сложного фасонного профиля, и проектирование его представляет собой достаточно трудоемкую, сложную и многовариантную задачу.

фреза резец червячный фасонный

1. Проектирование и расчет призматического фасонного резца

Исходные данные: рисунок 1.

Марка материала прутка Латунь Л62:

Тип резца - круглый.

Рисунок 1 - Эскиз изготавливаемой детали

Рисунок 2 - Эскиз детали с узловыми точками профиля

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

Таблица 1 - Габаритные и конструктивные размеры.

Высота профиля tmax, мм	D, мм	d, мм	d1, мм	d2, мм	b, мм	l2
9.5	60	16	25	32	14	3

Таблица 2 - Величины переднего и заднего углов.

Обрабатываемый материал	г 0	б0
Латунь Л62	25	10

Рисунок 3 - Схема взаимного расположения детали и инструмента

Последовательность графического построения:

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;4;5.

3) Вычертим на плоскости V контуры проекций передней и задней поверхностей резца. Проекция передней поверхности круглого резца - прямая линия, проведенная из точки под углом г к горизонтальной осевой линии детали. Проекция задней поверхности круглого резца окружности радиусов, проведённых из центра, лежат на линии из точки под углом к горизонтальной осевой линии детали на расстоянии, равном радиусу.

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

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

б) из центра проведем прямую NN, радиально направленною;

в) перенесем высотные размеры профиля из плоскости V на плоскость H;

г) замерим на чертеже высотные размеры каждой узловой точки профиля резца и разделим полученные величины на принятый масштаб графического профилирования резца, результаты занесем в таблицу 3 и сопоставим с результатами аналитического расчета.

Таблица 3 - Высотные размеры узловых точек профиля резца

Номер узловой точки	Высотные размеры профиля, измеренные от базовой точки 1, мм
	на детали	на резце
		аналитический	графический
2	t2 = 7,5 мм	T2 = 6,08 мм	T2 = 6,08мм
3	t3 = 5 мм	T3 = 4,2 мм	T3 = 4,2 мм
4	t4 = 9,5 мм	T4 = 7,47 мм	T4 = 7,47 мм
5	t5 = 2,5 мм	T5 = 2,18 мм	T5 = 2,18 мм

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), мм.

Lр = lд + b + c1 + c2 + f, мм.

Конструктивно принимаем размеры: b = 5 мм,, с1 = 1,5 мм, с2 = 2 мм, f = 3 мм.

b =10+10= 25 мм.

Lр = 50 + 5 + 1,5 + 2 + 3 = 61,5 мм.

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

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 шаблона равны соответствующим осевым размерам профиля резца. Для построения профиля 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 , мм,

где LР - ширина резца; f = 2 мм.

Lш = 61,5 + 2·2 = 65,5 мм.



Рисунок 4 - Шаблон и контршаблон

2. Проектирование и расчёт фасонной протяжки

Исходные данные: рисунок 5.

Размеры обрабатываемого отверстия:

d = 45 мм, D = 58,5 мм, lд = 60 мм, B = 6 мм.

Материал заготовки: Сталь 45, ув = 589 МПа, HB 207.

Рисунок 5 - Профиль обрабатываемого отверстия

По ГОСТ 4044-70 принимаем основные размеры хвостовика и шейки: D1' = 32 мм, D2 = 39,5 мм, l0 = 180 мм, lX = 160 мм, l1 = 20 мм, l2 = 32 мм, R1 = 0,5 мм R2 = 2,5 мм, C = 1,5 мм.

Переходный конус:

lкон = 20 мм; dmin = dшейки = D2 = 39,5; dmax = Dп.н.

Рисунок 6 - Размеры хвостовика протяжки

Диаметр и длина передней направляющей части:

Dп.н = d = 45 мм.

Предельное отклонение по e8:

L п.н. = lд = 60 мм, при lд/D?1,5.

где lд - длина протягиваемого отверстия, мм; D - диаметр отверстия, получаемого после протягивания, мм.

Форма и размеры зубьев режущей части.

Главные режущие кромки зубьев имеют форму дуг концентрических окружностей, диаметр которых Di постоянно увеличивается от первого зуба к последнему. Вспомогательные режущие кромки двух зубьев имеют прямолинейную форму в зависимости от профиля обрабатываемой детали.

Для уменьшения трения на вспомогательных режущих кромках делают угол равный 1 , располагающий 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:

Диаметр первого зуба протяжки:

DZ1 = Dп.н = 45 мм,

где Dп.н - диаметр передней направляющей части, мм.

Диаметр последнего зуба режущей части протяжки:

Dп = Dк= 58,54 мм,

где Dк - диаметр калибрующих зубьев протяжки, мм.

Dк=(D+Д) - р = (58,5+0,05) - 0,01 = 58,54 мм,

где D - диаметр отверстия, получаемого после протягивания, мм; Д - предельное отклонение диаметра D по чертежу, мм; р - величина разбивания отверстия, р = (0,010 … 0,015) мм.

Диаметры промежуточных зубьев режущей части протяжки между первым и последним получают последовательным прибавлением к диаметру первого зуба удвоенного значения толщины срезаемого слоя одним зубом 2а.

Диаметр 2-го зуба DZ2= DZ1+2a.

Диаметр 3-го зуба DZ3= DZ2+2a и т. д.

Предельные отклонения диаметра последнего режущего и калибрующих зубьев по ГОСТ 16492-70 равно -0,02 мм.

Определение толщины срезаемого слоя.

Фасонные протяжки срезают припуск на заготовке, как правило, по генераторной схеме резания. Толщина срезаемого слоя a равна разности высот и полу разности диаметров каждой пары сменных режущих зубьев. Ширина срезаемого слоя равна длине главной режущей кромке зуба протяжки.

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

Длина дуговых участков режущей кромки уменьшается при увеличении диаметра от d до D ,т.е. от первого зуба к последнему на режущей части протяжки. Сила резания при протягивании зависит от площади срезаемого слоя, поэтому для сохранения постоянной силы P за весь период протягивания отверстия пропорционально уменьшению b увеличивают толщину срезаемого слоя а, т.е. стремятся получить постоянной величину площади срезаемого слоя.

Определяем толщину срезаемого слоя.

Определим общий припуск на протягивание.

Разделяем произвольно величину А на 3 ступени и устанавливаем диаметры ступеней:

d1 = d = 45 мм;

d2 = 49,5 мм;

d3 = 54 мм;

D = 58,54 мм.

Припуск первой ступени от d1 до d2 срезают зубья первой секции режущей части протяжки, припуск второй ступени от d2 до d3 срезают зубья секции номер два, припуск третьей ступени от d3 до D срезают зубья секции номер три.

Принимаем постоянной величину, а в пределах каждой ступени, но разной на отдельных ступенях: наименьшая на первой, наибольшая на последней ступени.

Величину определяем путём графического построения профиля длин дуговых участков в программе КОМПАС и измерения соответствующей длины дуги (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схема построения для определения длин дуговых участков

Таблица 4 - Диаметры зубьев фасонной протяжки

Номер зуба	Диаметр зубьев, мм	Толщина срезаемого слоя, мм	Предельное отклонение, мм	Номер ступени
1	45,000	0,12	-0,02	I
2	45,240
3	45,480
4	45,720
5	45960
6	46,200
7	46,440
8	46,680
9	46,920
10	47,160
11	47,400
12	47,640
13	47,880
14	48,120
15	48,360
16	48,600
17	48,840
18	49,080
19	49,320
20	49,560
21	49,882	0,161	-0,02	II
22	50,204
23	50,526
24	50,848
25	51,170
26	51,492
27	51,814
28	52,136
29	52,458
30	52,780
31	53,102
32	53,424
33	53,746
34	54,068
35	54,418	0,175	-0,02	III
36	54,768
37	55,118
38	55,468
39	55,818
40	56,168
41	56,518
42	56,868
43	57,218
44	57,568
45	57,918
46	58,268
47	58,540	0,136
48	58,540		-0,01	Калибрующие зубья
49	58,540
50	58,540
51	58,540
52	58,540

Проверяем возможность размещения стружки в канавке между зубьями при срезании протяжкой максимальной толщины срезаемого слоя.

Условие не выполняется.

Размеры удлиненной стружечной канавки определяем с учетом размещения в ней стружки на один рабочий ход зуба. Расчет ведем в сечении, перпендикулярном к режущей кромке.

Выбираем модель станка 7Б57 с максимальной длиной рабочего хода каретки 2000 мм и номинальной тяговой силой Q = 400 кH.

Стружкоделительные канавки на режущих зубьях протяжки делают на зубьях, имеющих длину режущей кромки 5...10 мм и размещают их в шахматном порядке.



Рисунок 8 - Расположение cтружкоделительных канавок

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 калибрующей части снабжаем фаской 0,5 мм, которая предназначена для сохранения диаметральных (поперечных) размеров протяжки при переточках.

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

Задний угол имеет небольшую величину по сравнению с режущими зубьями. Это вызвано необходимостью обеспечить медленное уменьшение диаметральных размеров зубьев при переточках.

Задняя направляющая часть.

Заднюю направляющую часть у гранных и фасонных протяжек выполняют цилиндрической. Предельное отклонение по f 7.

3. Проектирование и расчет червячной фрезы для обработки прямобочных шлицев

Таблица 5 - Размеры шлицевого вала

zdD	b,мм	d1min, мм	fном, мм	fоткл, мм	rmax, мм
6х23х28	6	21,3	0,3	+0,2	0,2

Вид обработки - предварительный.

Базирование происходит по наружному диаметру.

Обозначение вала - D - 6x23x28g6x6h8.

Отклонения основных размеров шлицевого вала:

Рисунок 9 - Профиль торцового сечения шлицевого вала при центрировании по наружному диаметру

Расчетные размеры вала.

Наружный диаметр:

Dmax = D + ES, мм

Dmax = 28 + (-0,007) = 27,993 мм

Dр = 27,993 -2·0,3 = 27,393 мм.

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.

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.

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.

Рисунок 10 - Размеры зубьев фрезы

фреза резец червячный фасонный

Передний угол: г=0?.

Шаг между выбираемыми углами 30°.

Расчет конструктивных и габаритных размеров фрезы.

Число заходов - однозаходные.

При увеличении угла подъема витков по среднему диаметру увеличивается погрешность профиля боковой стороны шлица.

Направление витков левое.

Направление передней поверхности зубьев правое.

Ориентировочный наружный диаметр: принимаем 50 мм

Число зубьев фрезы: 1

Величина затылования: принимаем K = 2,5 мм, принимаем K1 =3,5 мм.

Размеры канавки для выхода стружки: r2 = 1,25…2,5 мм. Принимаем r2 = 1,25 мм.

Угол канавки и = 25?.

Длина шлифованной части задней поверхности зубьев фрезы: принимаем = 4,5 мм.

Размещено на Allbest.ru

...