Фасонный резец

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Пояснительная записка к курсовому проекту

По дисциплине: «Проектирование инструмента»

Орел 2009

Аннотация

Выполнен курсовой проект по курсу «Проектирование инструмента» студентом

Проект содержит расчетно-пояснительную записку и 3 листа формата А1 графической части.

В рамках курсового проекта выполнено следующее:

1. Расчет круглого фасонного резца;

2. Расчет комплекта плоских протяжек;

3. Расчет червячной фрезы для нарезания зубчатого колеса.

1. Проектирование круглого радиального фасонного резца

1.1 Назначение фасонных резцов

Фасонный резец - инструмент, предназначенный главным образом для использования в условиях серийного и массового производств, где все больший удельный вес приобретают автоматически действующие станки - универсальные и специальные автоматы и полуавтоматы. В связи с этим наиболее существенной задачей проектирования фасонных резцов является обеспечение условий рационального использования автоматического оборудования. К таким условиям относятся: высокая стойкость фасонных резцов, широкие технологические возможности и минимальные потери времени на смену и переточку затупившихся резцов.

Стойкость фасонных резцов может быть повышена при использовании для их изготовления твердых сплавов. С внедрением в инструментальное производство электротехнологии и алмазной обработки, а также появлением пластифицированных твердых сплавов значительно упрощается задача качественной и производительной обработки твердосплавных профилей.

Расширение технологических возможностей фасонных резцов во многих случаях может быть достигнуто за счет придания им дополнительных углов заточки и установки. Такого рода резцы из-за сложности корригирования их профиля применяют в настоящее время лишь в небольших количествах. Использование для коррекционных расчетов электронно-вычислительных машин позволяет несмотря на сложность расчетов применять в необходимых случаях наиболее совершенные виды фасонных резцов. Поэтому все рассматриваемые в книге кор-рекционные расчеты доводятся до алгоритмов, на основании которых легко может быть составлена программа для электронной машины любой системы.

Приводимые в книге конструкции взаимозаменяемых (бесподналадочных) фасонных резцов и державок позволяют значительно уменьшить потери рабочего времени на смену затупившихся фасонных резцов.

Таким образом, имеются все возможности удовлетворить требования, предъявляемые в современных условиях к фасонным резцам.

Фасонные резцы служат для обработки наружных, внутренних и торцовых поверхностей разнообразного профиля и различаются по конструктивной форме, способу заточки, способу установки в рабочее положение и по характеру главного движения резания.

По конструктивной форме фасонные резцы разделяются на плоские или стержневые, призматические и круглые.

Профильной поверхностью стержневых фасонных резцов для наружной обработки является один из торцов. У стержневых фасонных резцов для внутренней обработки профильная поверхность выполняется на утолщенной или отогнутой части.

У призматических фасонных резцов профильной поверхностью является одна из боковых граней призмы.

Для крепления призматических фасонных резцов в державках чаще всего служит ласточкин хвост. Получили распространение и конструкции фасонных резцов, базируемые на переднюю плоскость: с прорезью под крепежный винт и без нее, а также резцы, удерживаемые силами резания, с опорным регулируемым винтом на торце.

По форме режущей части стержневые и призматические резцы ничем не отличаются один от другого.

Круглые фасонные резцы подразделяются на дисковые, закрепляемые на оправках, и хвостовые, снабжаемые для закрепления хвостовиками.

К конструктивным особенностям фасонных резцов относится и наличие на некоторых из них наклона профильной поверхности относительно корпуса.

Каждая из рассмотренных конструкций фасонных резцов обладает рядом особенностей, что позволяет достаточно четко разграничить область их применения, а следовательно, и сделать необходимый выбор.

червячный фреза деталь зуборезный

1.2 Анализ исходных данных

Необходимо спроектировать круглый фасонный резец для обработки фасонной детали типа тела вращения, из материала Сталь 45 (?в = 610 МПа).

Профиль круглого фасонного резца должен соответствовать профилю обрабатываемой детали. Круглая форма резца позволяет его многократно перетачивать.

1.3 Выбор инструментального материала

Таблица - Выбор марки ИМ для фасонных резцов

условия

ИМ

16

17

18

19

20

21

22

24

26

27

28

29

ОМ

54

+

(+)

+

(+)

+

-

-

-

-

-

-

-

1

Св.30 мм

+

(+)

+

+

+

(+)

+

-

+

+

+

-

5

средняя

+

+

+

+

+

+

(+)

(+)

+

+

+

(+)

V

средняя

+

+

+

+

(+)

(+)

-

(+)

(+)

-+

Жесткость СПИД

средняя

+

+

+

+

+

(+)

-

-

(+)

(+)

(+)

-

надежность

средняя

+

+

+

+

+

(+)

(+)

(+)

+

+

+

(+)

Способ изготовления

резанием

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Технология термической обработки

Возможность перегрева нет

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Технология нагрева

Возможность обезуглероживания нет

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Наружный диаметр

Св.60 мм

+

-

+

+

+

(+)

-

-

+

(+)

(+)

-

Угол ? заострения

средний

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

профиль

простой

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Для изготовления круглого фасонного резца принимается быстрорежущая сталь Р6М5, так как она обеспечивает высокую стойкость и прочность. Также выбор этого материала обосновывается материалом, из которого изготавливается фасонная деталь.

1.4 Выбор формы передней и задней поверхности резца и его геометрических параметров в базовой точке.

Передние углы, форма и размеры передней поверхности устанавливаются в зависимости от типа резца, его назначения и механических свойств обрабатываемого материала.

Так как материал имеет ?в = 610 МПа, то передний угол у в базовой точке принимается равным 25°

Величина заднего угла а в базовой точке принимается равной 12°. Задняя поверхность - фасонная.

1.5 Определение габаритных размеров резца

1.5.1 Общая длина КФР

LOK=Xn+l1+l2+lб

где l1 - участок для проточки канавки под отрезку детали

12 - участок для перекрытия профиля детали

1б - длина буртика с радиальным рифлением на торце для передачи крутящего момента

l1=4...5 мм, 12=2...6мм, 1б=3...5 мм Lок=50+5+4+5=64 мм

1.5.2 Параметры зубчатых зацеплений

Z = 32...34 - число зубьев

? = р/2 - угол наклона зубьев

1.5.3 Выбирается подача S, мм/об

S=0,1 мм/об табл. 3 [1]

1.5.4 Составляющая силы резания

Pz=(Xn+l1)р

где p, Н/мм - удельное усилие резания Рz=(50+5)* 380=20900 Н

1.5.5 Диаметр посадочного отверстия

Выбирается двухопорное закрепление КФР

Хп>30 мм,

;

1.5.6 Определяется наружный диаметр резца

где Rmах - максимальный радиус КФР

t - глубина профиля

Т - толщина стенки резца для обеспечения прочности

а - участок для размещения стружки

Dо - диаметр посадочного отверстия

t=36-17,5=18,5 мм;

а=3...8 мм

Т=0,4* Dо

Т=0,4*40=16 мм

Rmах= 18,5+6,5+16+20=60 мм

Dmах=2*60=120 мм.

1.5.7 Выбор углов в базовой точке

Базовой является точка на режущей кромке, которая обрабатывает диаметр 35 мм.

Задний угол в базовой точке принимается ? = 12°

Передний угол в базовой точке принимается равным ? = 25°.

1.6 Коррекционный расчет КФР

При коррекционном расчете КФР определяются высотные размеры профиля резца в его осевой плоскости.

1.6.1 ?б - угол, определяющий сумму переднего и заднего углов в базовой точке резца.

?б =12°+25°=37°

1.6.2 Н - смещение передней грани КФР относительно его оси в плоскости нормальной к передней поверхности.

Н=60*sin37°=36,109 мм

1.6.3 h0 - высота установки оси КФР относительно оси детали.

hо=60*sin12°=12,475 мм

1.6.4 h - положение вершины КФР относительно центра заготовки в
плоскости нормальной к передней поверхности резца.

h=Ymin*sin?б

h=17,5*sin25°=7,396 мм

1.6.5 Аб - расстояние от центра заготовки до базовой точки резца в плоскости его передней поверхности.

Аб= Ymin *cos?б

Аб=17,5*cos25°=15,86 мм

1.6.6 Вб - расстояние от центра КФР до базовой точки резца в плоскости его передней поверхности

Вб= Rmах*соs ?б=60*соs37°=47,918 мм

1.6.7 ?7- передний угол резца в 7-ой точке

? 7 = arcsin(h/Y7)

? 7 = arcsin (7,396 /20) = 21,703°

1.6.8 А1 - расстояние от центра заготовки до 7-ой точки резца в плоскости его передней поверхности.

А7=Y7* соs ?7

А7=20 *соs 21,703°=18,582

1.6.9 С1 - расстояние от 7-ой точки до базовой точки резца в плоскости его передней поверхности.

С7=А7-Аб

С7=18,582-15,86=2,722 мм

1.6.10 B7- расстояние от центра КФР до 7-ой точки резца в плоскости его передней поверхности.

В7=Вб-С7

В7=47,918-2,722=45,196 мм

1.6.11 ?7 - угол, определяющий сумму переднего и заднего углов резца в 7-ой точке.

?7 =arctg(H/B7)

?7 =arctg(36,109/45,196)= 38,623°

1.6.12 R1 - радиус КФР в 7-ой точке.

R7=H/sin ?7

R7=36,109/sin38,623°=57,849 мм

1.6.13 ?1 - задний угол резца в 7-ой точке.

а7 = ?7 - ?7

а7 =38,623-21,703 = 16,92°

Вычисления по пунктам с 1.6.7 по 1.6.13 выполняются для каждой узловой точки профиля режущей кромки резца. Результаты расчетов сведены в таблицу.

Таблица Коррекционные параметры расчета КФР

№ точки	?p	?р	?	А	В	С	R
1	25	12	37	15,86	47,918	0	60
2	17,207	24,939	42,146	23,881	39,898	8,021	53,811
3	15,019	29,898	44,917	27,565	36,213	11,705	51,14
4,5	11,855	39,816	51,671	35,232	28,546	19,372	46,03
6	18,364	19,677	41,041	22,303	41,478	6,44	55
7	21,703	16,92	38,623	18,582	45,196	2,722	57,849

1.7 Расчет профиля режущей кромки резца, формирующего конический участок детали.

Поскольку у обрабатываемой детали имеются конические участки, то определяются угловые размеры соответствующих участков профиля режущей кромки фасонного резца. При этом учитывается отличие высотных размеров профиля режущей кромки резца от высотных размеров профиля детали, которые возникают из-за наличия передних и задних углов резца.

Высотный размер участка режущей кромки, формирующего конический участок детали, определяется в нормальной к задней поверхности резца плоскости с учетом размеров, полученных при коррекционном расчете из зависимостей:

для круглого фасонного резца

где Rк и Rп - радиусы резца соответственно в конечной и начальной точках рассматриваемого участка профиля режущей кромки.

мм

Угол профиля рассматриваемого участка режущей кромки фасонного резца определяется из зависимости:

где Хkj - длина рассматриваемого конического участка детали

Хк=2 мм

Аналогично рассчитываем углы профиля на остальных конических участках:

1.8 Анализ точности обработки детали на конических участках

1.8.1 Радиус резца в средней точке режущей кромки

Rсф= (R1+R2)/2

где R1, и R2 - радиусы резца в конечных точках рассматриваемого участка режущей кромки.

Rсф=(51,14+46,03)/2=48,585 мм

1.8.2 Угол резца между плоскостью передней поверхности и радиусом резца в точке Сф.

?сф=arcsin(H/Rсф)

где Н - расстояние от оси резца до плоскости передней поверхности

?сф=arcsin(36,109/48,585)=48°

1.8.3 Расстояние от оси резца до точки Сф в плоскости передней поверхности.

СфN= Rсф*соs?cф

СфN=48,585 *соs48=32,506 мм

1.8.4 Расстояние от оси детали до точки Сф в плоскости передней поверхности

МСф=(Аб+Вб)- СфN

где Аб + Вб - расстояние от оси резца до оси детали в плоскости передней поверхности.

МСф=(15,86+47,918)-32,506 =31,272 мм

1.8.5 Фактический радиус детали в точке Сф

Теоретический радиус детали в средней точке конического участка для КФР определяется из зависимости:

rст= (R1+R2)/2

где R1 и R2 - радиусы детали в начальной и конечной точках радиусного участка.

rст=(36+28,54)/2=32,27мм

rст - радиус середины конического участка на профиле резца.

Погрешность обработки конического участка:

П= rсф- rст

Погрешность не должна превышать допуска на соответствующий размер детали.

П=32,23-32,27=-0,04

1.9 Расчет профиля режущей кромки резцов, формирующих радиусные участки профиля детали

Участок режущей кромки фасонных резцов, формирующий радиусный участок профиля детали, имеет криволинейный профиль. Высотные размеры этого криволинейного профиля отличаются от высотных размеров радиусного профиля детали из-за наличия переднего и заднего углов резца. Профиль этого участка режущей кромки можно задать множеством точек (не менее 10), положение которых определяется при коррекционном расчете. Однако, формирование такого криволинейного профиля вызывает технологические затруднения, связанные со сложностью профилирования шлифовального круга для изготовления резца.

На практике такой профиль в большинстве случаев задают путем замены криволинейного участка более технологичным - радиусным. Определение радиуса дуги заменяющей окружности производят координатным методом по 3 точкам профиля резца. Для этого располагают радиусный участок в собственной системе координат, начало которой помещают в одну из крайних точек участка, ось X направляют параллельно оси детали, а ось Y - перпендикулярно ей. В этой системе определяют координаты каждой из трех точек профиля резца с учетом размеров, полученных при коррекционном расчете. Координаты центра дуги заменяющей окружности вычисляют из зависимостей:

мм

Где и - координаты точки 1 профиля резца, расположенной в середине радиусного участка;

и - координаты точки 2 профиля резца, расположенной на торце радиусного участка;

, и - вспомогательные величины.

Радиус дуги заменяющей окружности:

1.10 Исследование геометрических параметров резца

У фасонных резцов различают углы ?рi и ?рi в сечении перпендикулярном к оси или базе крепления, и углы ?Ni и ?Ni в нормальном сечении к профилю кромок, влияющие на процесс резания.

Значения углов ?рi и ?рi получаются при коррекционном расчете. Углы в нормальном сечении определяются по формулам:

Для узловых точек профиля с разными углами в плане, углы ?Ni и ?Ni имеют два значения.

Остальные значения углов рассчитываются аналогично, результаты расчетов сведены в таблицу.

Таблица Значения углов в нормальной плоскости.

№ точки	?	?N	?N
1	148	13,88	6,43
1`	90	25	12
2	90	18,364	19,677
3	90	17,207	24,939
3`	32	9,32	13,84
4	105	14,53	29,05
4`	90	15,019	29,898
5	90	11,855	39,816
5`	15	3,11	12,18
6	28	5,87	21,37
6`	90	11,855	39,816
7	90	21,703	16,92
7`	88,5	21,7	16,91

Рис. Графики изменения углов

1.11 Мероприятия по устранению износа режущих кромок резца

Как правило, износ режущих кромок резца возникает из-за трения сходящей стружки о переднюю поверхность и трение задней поверхности резца об обработанную поверхность.

Для уменьшения износа можно применить следующие мероприятия:

· применение смазочно-охлаждающих жидкостей

· уменьшение толщины срезаемого слоя

1.12 Державка фасонного резца

В настоящее время имеется большое количество державок для фасонных резцов. С точи зрения современного производства державки имеют следующие недостатки:

1. После каждой смены затупившегося резца необходима регулировка положения резца и размерная настройка системы СПИД, вследствие чего
происходят длительные простои оборудования.

2. Не предусмотрена возможность придания резцам дополнительных наклонов относительно оси обрабатываемой детали.

Наиболее широко распространены резцы, ось или база крепления которых установлены параллельно оси вращения обрабатываемой детали.

Для надежности закрепления и облегчения установки резцов на высоте оси вращения изделия применяется плоский зубчатый венец, изготовляемый на одной торцевой стороне круглых резцов или присоединяемый на штифтах.

1.13 Заточка фасонных резцов

Заточка круглых фасонных резцов производится исключительно по передней поверхности торцом круга формы ЧК на универсально-заточном станке. Передний угол резца должен быть точно выдержан по чертежу, иначе профиль резца будет искажен поэтому при заточке круглого фасонного резца необходимо обращать особое внимание на правильность положения круга относительно резца. Ось резца должна быть расположена относительно плоскости вращения шлифовального круга на расстоянии rк = H (рисунок)

Для заточки металлорежущего инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 лучше всего применять круги из электрокорунда белого, на керамической связке и твердостью СМ1-СМ2 [5]. Схема заточки круглого фасонного резца приведена на рисунке. В таблице приведена характеристика абразивного материала и область применения.

Таблица Характеристика абразивного материала и область его применения

Характеристика	Условное обозначение	Содержание основного абразивного материала, %	Область применения
Электрокорунд белый - продукт плавки; кристаллическая окись алюминия; кристаллы - многогранники неправильной формы.	24 А	97-99 - Al2O3	В виде шлифовальных зерен в кругах для шлифования и заточки стальных режущих инструментов

В таблице приведены геометрические параметры зерен электрокорунда.

Таблица - Геометрические параметры зерен

Абразивный материал	Зернистость	Длина зерна l, мкм	Ширина зерна b, мкм	Радиус скругле-ния,	Угол заострения ,	Число острых углов, %
Электрокорунд	16	500-180	320-110	14,5	111	23,3



Схема заточки круглого фасонного резца

После плавки в электропечах большие куски абразивного материала размельчают в дробилках до получения зерен требуемых размеров. Шлифующие зерна являются многогранниками неправильной формы и имеют округленные вершины. После дробления зерна очищают от посторонних примесей, подвергают химико-термической обработке [5].

В таблице приведены режимы шлифования и заточки.

Таблица - Режимы шлифования и заточки

Шлифование	Скорость круга, м/с	Скорость изделия, м/с	Продольная подача, м/мин	Глубина шлифования, мм/дв. ход	Поперечная подача, мм/ход
Плоское	25-30	-	5,0-8,0	0,05-0,08	0,1-0,3

2. Проектирование комплекта протяжек

2.1 Назначение плоских протяжек

Протяжки для наружного протягивания могут работать по различным схемам резания. Первый метод предусматривает, аналогично протяжкам для внутреннего протягивания, снятие припуска на обработку тонкими слоями металла, равными по ширине обрабатываемой детали. Второй метод -- метод прогрессивного протягивания состоит в том, что каждый зуб протяжки снимает весь припуск сразу, захватывая небольшую ширину обрабатываемой поверхности, равную величине подъема на отдельный зуб. Слои, снимаемые при этом, направлены перпендикулярно обрабатываемой поверхности. Существует также третий метод протягивания с генераторной схемой резания. В этом случае припуск снимается параллельными слоями, а последний зуб протяжки снимает оставшиеся ступени и зачищает поверхность.

Наружные протяжки могут быть выполнены как цельными, так и сборными. Если при конструировании протяжки для отверстия конструктору задан диаметр отверстия и он не может сделать протяжку прочнее, чем это позволяет размер отверстия, то при конструировании протяжки для наружной поверхности конструктор может выбрать любые габаритные размеры протяжки и тем самым создать очень прочную сборную протяжку.

Крупные наружные протяжки изготовляют в виде отдельных секций, укрепленных на специальном приспособлении. Могут быть изготовлены также протяжки с отдельными вставными зубьями. Все элементы крепления протяжек, состоящих из отдельных секций, а также протяжек со вставными зубьями должны быть рассчитаны на прочность.

2.2 Анализ исходных данных

Необходимо протянуть поверхности указанные в задании с максимальной производительностью. Для этого надо спроектировать комплект протяжек, закрепляемых в одном корпусе.

2.3 Выбор оборудования и инструментального материала

Станок - вертикально-протяжной мод. 7623; длина рабочего хода - 1250 мм.; номинальная тяговая сила - 100 кН.

Выбор материала протяжек зависит от марки материала обрабатываемой детали. Для СЧ32 с НВ = 193 выбирается быстрорежущая сталь Р6М5.

2.4 Исходные данные для расчёта протяжки №1:

Материал детали - СЧ32

L = 80 мм.; В = 15 мм.; Н = 2+0,4 мм.

2.5 Расчет комплекта протяжек для наружного протягивания

2.5.1 Выбор геометрических параметров зубьев протяжек.

? = 18° - передний угол; табл.1.4 [9]

? = 7° - задний угол; табл.1.5 [9]

? = 75° - угол наклона режущих кромок; [9]

2.5.2 Подъём на зуб Sz выбирается в зависимости от материала заготовки Sz = 0,08...0,12 мм. Принимается Sz = 0,10 мм.

2.5.3 Расчёт размеров зубьев

Форма и размеры зубьев протяжки определяются: глубиной стружечной канавки h; шириной задней поверхности зуба b; радиусом закругления дна канавки r; шагом t.

Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию:

k = Fk / Fc = 2…5,

где к = 2…5 - коэффициент заполнения канавки;

Fk -- площадь сечения канавки, мм ;

Fc -- площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом, мм

Fc = L х Sz = 80 х 0,10 = 8 мм2

Fk = k х Fc = 4 х 8 = 32 мм2

Тогда стандартные значения размеров стружечной канавки будут:

h = 3,8 мм.; b = 4,0 мм.; r = 2,0 мм.; t = 10 мм; t1 = 10,2 мм; t2 = 9,8 мм;

Геометрические параметры зубьев протяжки:

? = 18...20°, принимается ? = 18°;

? = 7... 10°, принимается ? = 7°;

?к = 3...4°, принимается ?к = 3°.

2.5.4 Максимальное число одновременно работающих зубьев.

Zmax = L/t + 1 = 80 /10 + 1 = 9 зубьев

2.5.5 Максимальную главную составляющую силы резания PZmax Равномерное протягивание будет в том случае, когда одно из соотношений будет целым числом:

KL = L/t = 80/10 = 8; KB = B / t x tg ? = 15 / 10 x tg 75o = 0,4

Силу резания при протягивании, когда значения KL и Кв являютcя целыми числами, находим следующим образом:

? bmax= (L x B / t x sin ?) + [KВД х (1 - КLД)] / cos ?);

? bmax= (80 x 15 / 10 x sin 75o) + [0,4 х (1 - 0,5)] / cos 75o) = 187,12 мм.

PZmax = Рс x ? bmax; [9]

PZmax = 226 x 187,12 = 42289 Н

2.5.6 Число зачищающих зубьев

Z3 = 3 SZзач=0,05

2.5.7 Число калибрующих зубьев

ZK = 5

2.5.8 Число режущих зубьев рассчитывается по следующей формуле:

Zp = Н / Sz = 2,4 / 0,1 = 24

2.5.9 Общая длина протяжки.

Lo = t x (zp -1 + z3 + zK) + 1,2 x t + В x ctg?;

Lo = 10 x (24 -1 + 3 + 5) + 1,2 x 10 + 15 x ctg75° = 286 мм.

Исходные данные для расчёта протяжки №2: L = 80 мм.; В = 15 мм.; Н = 2,4 мм.

Исходные данные для расчёта протяжки №3: L = 80 мм.; В = 27 мм.; Н = 2,4 мм.

Исходные данные для расчёта протяжки №4: L = 80 мм.; В = 30 мм.; Н = 2,4 мм.

2.5.9 Расчет высоты зубьев протяжки

HT- высота тела протяжки 20мм

Таблица Расчет высоты зубьев протяжки

2.6 Заточка протяжек

Заточка протяжек является ответственным и сложным процессом, от качества исполнения которого зависит продолжительность их работы и качество продукции. Производится заточка на специальных станках, обладающих достаточной жесткостью и точностью. Биение шпинделя станка в продольном направлении не должно превышать 0,03 мм, а в радиальном -- 0,05 мм: Перемещение стола должно совершаться плавно, с небольшим усилием, так, чтобы легко обеспечивалась малая подача.

Рис. Установка протяжки по отношению к шлифовальному кругу при заточке по задней поверхности

Важным условием качественной заточки является правильный выбор шлифовального круга, при этом для заточки круглых протяжек круг должен тщательно выбираться по характеристике и размерам (диаметру), а для плоских -- только по характеристике, диаметр можно не учитывать.

Сошлифовывание изношенного слоя производится обычно с передних поверхностей. Некоторые плоские протяжки затачивают по задним поверхностям чашечным кругом, что ничем не отличается от заточки по передним поверхностям и может выполняться на том же станке.

На рис. показана схема установки круга по отношению к круглой протяжке. Такая же схема установки будет и при заточке плоских протяжек по передним поверхностям. Профилирование круга желательно производить по шаблону или копиру.

Качество заточки протяжек проверяется путем внешнего осмотра, контроля геометрических параметров и профиля впадин, шероховатости поверхностей и режущих кромок.

Контроль плоских протяжек, заточка которых производится по задним поверхностям, должен дополнительно включать проверку высоты каждого зуба, т. е. величины подачи (подъема) на зуб протяжки.

При внешнем осмотре должно быть установлено отсутствие выкрошенных кромок и полное удаление изношенных слоев. Если протяжка имеет выкрошенный зуб, то приходящаяся на него работа (подача s) должна быть равномерно распределена между соседними зубьями.

Неизбежно возникающие при заточке протяжек из инструментальных сталей заусенцы на режущих кромках должны быть осторожно удалены оселком.

Шероховатость заточенных поверхностей должна находиться в пределах 8-го класса чистоты для задних поверхностей и 9-го класса -- для передних. Допустимые отклонения переднего угла составляют не более 1°, а заднего --0° 15'--0°30'.

Для обеспечения качественной заточки круглых протяжек биение их в центрах заточного станка не должно превышать 0,5 мм.

Заточку длинных протяжек > 40 следует производить в люнете.

3. Проектирование червячной фрезы для нарезания зубчатого колеса

3.1 Назначение и область применения червячных зуборезных фрез

Червячные фрезы применяются для нарезания зубьев у цилиндрических прямозубых и косозубых колес главным образом внешнего зацепления. Одной и той же червячной фрезой можно нарезать колеса с различным числом зубьев и углом их наклона как с корригированным, так и с некорригированным профилем. По точности обработки они разделяются на прецизионные и фрезы общего назначения. Последние могут быть как черновыми, так и чистовыми. После чернового зубофрезерования зубчатое колесо подвергается чистовой обработке фрезой, долбяком или шевером, поэтому при проектировании черновых червячных фрез следует предусматривать припуск на последующую чистовую обработку. Кроме того, при проектировании фрез для обработки колес под последующее шевингование необходимо использовать модифицированные профили зубьев червячной фрезы. Чистовые и прецизионные фрезы всегда выполняются однозаходными. Черновые фрезы для повышения производительности процесса целесообразно выполнять многозаходными.

При расчете зуборезных инструментов используется стандартизованная система условных обозначений (по ГОСТ 16530-83 и 16531-83). Наиболее употребляемые из них приведены ниже:

а -- делительное межосевое расстояние;

а? -- межосевое расстояние;

с -- радиальный зазор;

d -- делительный диаметр зубчатого колеса;

da -- диаметр вершин зубьев;

db -- основной диаметр;

df-- диаметр впадин;

dm -- начальный диаметр;

dy -- диаметр произвольной концентрической окружности;

h -- высота зуба;

ha -- высота головки зуба;

hf-- высота ножки зуба;

ha* -- коэффициент высоты головки зуба исходного контура;

inv ?у = tg ?у - ?у -- эвольвентный угол, соответствующий точке профиля на окружности dy;

т -- модуль;

тп -- модуль нормальный;

mt -- модуль торцовый;

р -- шаг зубьев;

рb -- основной шаг зубьев;

рх -- осевой шаг зубьев;

ps -- ход зуба (шаг стружечной канавки);

r -- радиус делительной окружности;

rb -- радиус основной окружности;

rт -- радиус начальной окружности;

s -- толщина зуба по дуге делительной окружности;

sny -- нормальная толщина зуба на поверхности цилиндра диаметра dy;

Sna -- нормальная толщина зуба на поверхности вершин;

Sy -- окружная толщина зуба на окружности диаметром dy;

и -- передаточное число (отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни);

х -- коэффициент смещения исходного контура;

z -- число зубьев;

а-- угол профиля исходного контура;

аа -- угол профиля на окружности вершин;

а? -- угол зацепления;

аt? -- торцовый угол зацепления;

ау -- угол профиля в точке на окружности диаметра dy;

?, ?а, ?b, ??, ? у -- соответственно угол наклона линии зуба на поверхности делительного цилиндра, на поверхности вершин, на основном цилиндре, на начальном цилиндре, на соосном цилиндре диаметра dy;

ру -- радиус кривизны профиля зуба в точке на окружности диаметра dy;

Индексы для величин, относящихся к инструменту или станочному зацеплению -- 0, к шестерне (зубчатому колесу передачи с меньшим числом зубьев) -- 1, к колесу (зубчатому колесу передачи с большим числом зубьев) -- 2, к нормальному сечению -- n, к торцовому сечению -- t.

3.2 Расчет червячной фрезы

Исходные данные:

Модуль нарезаемого колеса т = 2,75 мм.

Степень точности нарезаемого колеса 7.

Число зубьев нарезаемого колеса Z = 48

Угол наклона зубьев нарезаемого колеса ? = 34°20.

Направление зубьев обрабатываемого колеса - правое.

3.2.1 Выбор конструкции фрезы и класса ее точности

Для червячной фрезы выбираем цельную конструкцию. Принимаем для фрезы класс точности А, который соответствует 7 степени точности нарезаемого колеса.

Так как припуск под последующую зубообработку не задан, то фреза является чистовой с числом заходов равным 1.

3.2.2 Выбор марки материала

С учетом цельной конструкции фрезы и материала обрабатываемой детали принимаем в качестве инструментального материала для изготовления фрезы быстрорежущую сталь марки Р6М5 ГОСТ 19265-73*.

3.2.3 Определение наружного диаметра

По ГОСТ 9324-80Е* принимаем наружный диаметр фрезы da=71 мм при m=2,75 мм.

3.2.4 Определение числа зубьев фрезы

Так как фреза - чистовая, то число зубьев определяем по следующей формуле:

Zo=1,3(360/?),

где соs? = (da-2h0)/da; h0 - высота зуба фрезы.

h0 = 2,5m = 2,5*2,75 = 6,87 мм;

? = arccos((71-2*6,88)/71) = 36,26 °;

Zo = 1,3(360/36,26) = 12,9;

Принимаем Z0=13;

Выбор переднего угла на вершине режущей кромки

Так как фреза является чистовой, то принимаем ?а= 0°.

Задний угол на вершине зуба

Принимаем ?а=11°. Принятое значение ?а проверяем расчетом заднего бокового угла ?б.

Минимальное значение ?б должно быть не менее 3°.

Проверка:

?б = arctg(tg ?а *sin?no),

где ?no=20° - угол профиля исходного контура инструментальной рейки

?б = arctg(tg11o*sin20°)=3,80°;

3.2.7 Определение величин затылования на вершине зуба.

Величина второго затылования шлифовальным кругом после термообработки.

К = ?*da*tg ?а /Zo = 3,14*71*tg11/13 = 3,333 мм.;

Величина первого затылования резцом до термообработки.

К1 = (1,3-1,7)К = 1,7*3,333 = 5,666 мм.;

К, К1 округляем до чисел, кратных 0,5.

Принимаем К = 4 мм, К1 = 6 мм.

3.2.8 Определение элементов стружечной канавки,

а) Глубина канавки:

Н = ho+(K+K1)/2+r3,

где r3 = 2,0 мм - радиус закругления дна канавки (r3=1,0;1,5;2,0...3,0)

Н = 6,87+(4+6)/2+3 = 14,87 мм;

в) Угол профиля канавки:

? =22;25;30. Принимаем ? =25 град.

г) Толщина зуба у основания:

С = (0,8...1)Н = 1*14,87 = 14,87 мм;

Уточняем прочерчиванием.

д) Диаметр шлифовального круга:

Dk<= 0,5da*sin(180/Zo)/sin?a,

где da - наружный диаметр фрезы; (180/Zo) - угол контакта шлифовального круга с затылуемым зубом фрезы.

Dk<= 0,5*71*sin(180/13)/sin11° = 44,52 мм;

3.2.9 Определение длины рабочей части фрезы.

L1 = 2ho*ctg?no+?*x*m,

где х = 4,5 - коэффициент определяемый модулем m

Li = 2*6,87*ctg20°+3,14*4,5*2,75 = 76,6 мм;

Так как ? = 34,20 >20°, то на фрезе выполняется заборный конус длиной: lk= (5...7)m = 5*2,75 = 11,5 мм. и углом конуса ?k= 8°.

3.2.10 Полная длина фрезы

L = L1+2lб

где lб= 3...5 мм. - длина буртика.

L = 76,6+2*4 = 84,6 мм.;

Округляем до числа кратного 5. Получаем L = 85 мм.

3.2.11 Диаметр буртика

dб= da-2H-(1...2) = 71-2*14,87-1 = 40 мм.

3.2.12 Диаметр отверстия под оправку

doтв= 20(m)0,373 = 26,913 мм

По ГОСТ 9472-90 принимаем doтв= 27 мм.

3.2.13 Диаметр выточки в отверстии

dв= doтв+2 = 27+2 = 29 мм.

3.2.14 Длина шлифованной части отверстия с каждой стороны

l1= (0,2...0,3)L = 0,2*85 = 17,000 мм.

3.2.15 Диаметр начальной окружности

d =da-2ha0-0,5K = 71-2*6,87-0,5*4,000 = 55,26 мм.

3.2.16 Угол подъема витков фрезы по начальной окружности

?mo = arcsin(no*m/d),

где nо - число заходов фрезы.

?mo = arcsin(1*2,75/55,26) = 2,85°.

Определение размеров профиля фрезы в нормальном сечении

Расчетный профильный угол исходной рейки в нормальном сечении.

?n0= ?n =20°.

Модуль нормальный.

mn0= mn= 2,75 мм.

3.2.19 Шаг по нормали (между соседними профилями фрезы)

pn0= ?*mn0=3,14*2,75=8,63 мм.

3.2.20 Расчетная толщина зуба в нормальном сечении на делительной прямой для чистовых фрез

SnO = PnO-Sn

где Sn - толщина зуба колеса по дуге делительной окружности с учетом необходимого бокового зазора в передаче Sn = ?*m/2-?Sy;

?Sy - величина утоньшения зубьев нарезаемых колес для образования бокового зазора после чистовой обработки.

Принимаем ?Sy =0,1 мм.

Sn = 3,14*2,75/2-0,1 = 5,21 мм.

Sno= 8,63-5,21 = 3,42 мм.

3.2.21 Расчетная высота головки зуба

Высота головки зуба чистовой фрезы:

hao= l,25*mno= 1,25*2,75 =3,44 мм.

3.2.22 Высота ножки зуба фрезы

hfo= 1,25* mno = 1,25*2,75 = 3,44 мм.

3.2.23 Высота зуба фрезы

ho = hao+hfo) = 3,44 + 3,44 = 6,88 мм.

3.2.24 Радиус закругления на головке и ножке зуба

r1 = r2=(0,25...0,3) mno = 0,3*2,75 = 0,8 мм.

Размеры канавки для облегчения шлифования профиля зубьев фрезы

hk=(0,5...2)=1 мм; rk=(0,5...1,2)=1 мм; bk= 0,4* mno = 0,4*2,75 =0,900 мм.

Шаг по оси между двумя витками

Ро = Pno/cos?mo = 8,63/cos2,85° = 8,64 мм.

3.2.27 Ход витков по оси фрезы

Н = nо*Ро = 1* 8,64 = 8,64 мм.

3.2.28 Направление витков фрезы ?mo

Направление витков фрезы - правое, так как колесо с правым наклоном зубьев.

3.2.29 Направление винтовых стружечных канавок

? = ?mo= 2,85°

Направление стружечных канавок противоположно направлению витков фрезы - левое.

3.2.30 Осевой шаг винтовой стружечной канавки

Pz = ?*d*ctg? = 3,14*55,26*ctg2,85° = 3485,46 мм.

3.2.31 Угол установки фрезы на станке

? = ?+? = 34,20+2,85 =37,05°.

Расчёты, связанные с контролем профиля

3.2.32 Проекция шага на осевую плоскость (с точностью 0,001 мм)

Рх = PnO*cos? = 8,64*cos2,85° = 8,629 мм.

3.2.33 Проекция толщины зуба на осевую плоскость

Sx = SnO*cos? = 3,42*cos2,85° = 3,416 мм.

3.2.34 Размеры профиля зубьев фрезы по передней поверхности (у черновых фрез с положительным передним углом ?a)

Высота головки зуба haOy = hao/cos ?a = 3,44/cos0° = 3,44 мм.

Полная высота зуба hoy = ho/cos ?a = 6,88/cos0° = 6,88 мм.

Угол профиля зуба tg?y = tg?nO*cos ?a = tg20°*cos0° = 0,364

3.2.35 Углы правой и левой сторон профиля в осевом сечении затылованных зубьев чистовых червячных фрез рассчитываются по формулам

для правой стороны профиля:

ctg?xnp = ctg?x0 ± Kzo/Pz;

для левой стороны профиля:

ctg?хлев = ctg?x0 ±Kzo/Pz,

где Zo - число зубьев фрезы;

К - величина затылования.

Верхний знак в формулах - для правых фрез, нижний для левых.

ctg?x0 = ctg?*cos? = ctg20°*cos2,85° = 2,743

ctg(?xnp) = ctg(2,743)-4,000*/3485,46 = 2,728

ctg(?хлев) = ctg(2,743)+4,000*/3485,46 = 2,758

3.2.36 Остальные элементы конструкции фрезы выбираются по ГОСТ 9324-80Е* или из конструктивных соображений

3.2.37 По ГОСТ 9321-80Е* определяем допуски на все элементы червячной фрезы и сводим данные в таблицу №5

Таблица №5

Модуль	m, мм	2,750
Угол исходного контура	?°	20
Число заходов фрезы	n	1
Угол подъема витков	?mo	2,85
Направление витков		правое
Шаг зубьев по нормали	Рnо, мм	8,64
Толщина зубьев по нормали	Snо, мм	3,42
Угол наклона стружечных канавок	?°	2,85
Шаг стружечных канавок	Pz, мм	3485,46
Диаметр начальной окружности	d, мм	55,26
Класс точности фрезы по ГОСТ 9324-80*		А

2.3 Технология заточки червячных зуборезных фрез

Так как червячная фреза является затылованным инструментом, то переточка ее производится по передней поверхности. Обработка производится на универсально-заточном станке конической стороной тарельчатого круга М с зернистостью 25-40, твердостью М3-СМ1, структурой 6-8 на керамической связке с применением точных делительных дисков. Припуск снимается способом послойного шлифования (поочередная заточка зубьев); после двойного хода круга по зубу происходит деление. Подача на глубину шлифования осуществляется один раз на каждый оборот инструмента, поскольку передняя поверхность является винтовой с определенным шагом, то, при заточке должно быть обеспечено перемещение круга по этой винтовой поверхности с тем же шагом посредством поворотной копирной линейки. Чтобы образующая поверхность шлифовального круга располагалась в осевой плоскости фрезы, используют центрирующий шаблон или совершить продольную подачу. Установка круга выполняется при помощи центрирующей оправки. Режимы заточки для фрезы из Р6АМ5, 8 класса точности принимаем следующие: скорость круга 16-18 м/сек; скорость фрезы 5-8 м/мин, глубина шлифования 0,08-0,12 мм. При доводке кругом К3 с зернистостью 5-8; твердостью М3-СМ1; структурой 5-6 на бакелитовой связке; скорость круга 20 м/сек; скорость фрезы 1-2 м/мин, глубина шлифования 0,01-0,015 мм с «выхаживанием». Для высококачественной, высокопроизводительной заточки применяется охлаждение порядка 5-6 л/мин.

Схема заточки приведена на рисунке

Рисунок - Схема заточки червячной фрезы

Литература

1. Методические указания к выполнению практических заданий, курсовых работ и дипломных проектов по расчёту режущих инструментов. №635 «Проектирование фасонных резцов». Сотников В.И., Самойлов Н.Н, Лошкин Е.В.Орёл 1996г.

«Протяжки для обработки отверстий» Маргулис Д.К., Тверской М.М., и др. -М.: Машиностроение, 1986 г. - 232 с, ил. Родин П. Р. Металлорежущие инструменты. Киев, Вища школа, 1979. - 432 с.

Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. Под общ. ред. Г. Н. Кирсанова. -М.: Машиностроение, 1986.-288 с.

Схиртладзе А. Г., Тарапанов А. С, Харламов Г. А. Технология обработки зубчатых зацеплений в машиностроении: Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 1999. - 216 с.

Романов В. Ф. Расчеты зуборезных инструментов. - М.: Машиностроение,1969.-255 с.

Производство зубчатых колес: Справочник / С. Н. Калашников, А. С. Калашников, Г. И. Коган и др.; Под общ. ред. Б. А. Тайца. - М.: Машиностроение,1990.-464 с.

Справочник инструментальщика / И. А. Ординарцев, Г. В. Филиппов, А. Н.Шевченко и др.; Под общ. ред. И. А. Ординарцева. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1987. - 846 с.

Сотников В.И. Автоматизированный расчет и проектирование червячных зуборезных фрез. Учебно-методическое пособие. Орел, ОрелГТУ, 2002.-21 с.

Г. И. Киреев, В. В. Демидов, М. Ю. Смирнов расчет и проектирование протяжек часть 2. Наружные плоские и круглые протяжки. Ульяновск, 2005-80 с.

Размещено на Allbest.ur

...