Проектирование чистовой червячной зуборезной фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

Курсовой проект

По дисциплине «Проектирование инструментов и инструментальных комплексов»

Студент

Масальская А.А.

Брянск 2020



Аннотация

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать:

- чистовую червячную зуборезную фрезу для зубчатого колеса с параметрами: число зубьев колеса z = 50; степень точности 8; модуль m = 5,5 мм; угол зацепления б = 20°; коэффициент коррекции Х = 0;

- зуборезный долбяк для зубчатого колеса с параметрами: число зубьев колеса z=50; степень точности 8; модуль m = 5,5 мм; угол зацепления б = 20°; коэффициент коррекции Х = 0;

- шлицевую эвольвентную протяжку для протягивания шлицев 50*Н7*2,0 ГОСТ 6063-80. Длина протягиваемого отверстия 40 мм.

Курсовой проект состоит из трех разделов: проектирование чистовой червячной зуборезной фрезы, проектирование зуборезного долбяка, проектирование шлицевой эвольвентной протяжки.



Содержание

Введение

1. Проектирование чистовой червячной зуборезной фрезы

2. Проектирование зуборезного долбяка

3. Проектирование шлицевой эвольвентной протяжки

Список литературы



Введение

Червячные зуборезные фрезы - это многолезвийные инструменты реечного типа, работающие по методу обката. Они изготавливаются на базе червяка, в котором для образования зубьев прорезаны стружечные канавки. При пересечении с витками червяка они образуют переднюю поверхность в виде рейки. Задние углы на зубьях создаются, как правило, затылованием, что облегчает переточку фрезы в процессе эксплуатации. Так как рейки находятся на витках червяка, то при вращении последнего режущие кромки зубьев получают не только движение вокруг оси фрезы, но и непрерывное смещение вдоль ее оси. Таким образом, червячная фреза является инструментом с конструктивным движением обката или инструментом с бесконечной рейкой, находящейся в зацеплении с нарезаемым колесом.

Зуборезный долбяк представляет собой зубчатое корригированное колесо с прямыми или косыми зубьями, снабженное соответствующими углами резания. В любом сечении профиль зуба долбяка должен быть очерчен по эвольвенте.

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.



1. Проектирование чистовой червячной зуборезной фрезы

Червячная зуборезная фреза - это обкаточный многолезвийный инструмент, применяемый для обработки прямозубых и косозубых цилиндрических колес. Существуют червячные фрезы для обработки червячных колес.

ГОСТ 9324-80 на червячные чистовые фрезы для обработки цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем предусматривает следующие типы фрез:

Тип 1 - цельные прецизионные фрезы модулем 1 - 10 мм классов точности 3А и 2А.

Тип 2 цельные фрезы модулем 1 - 10 мм классов точности А,В,С,D и класса точности 2А ( для экспортных поставок); - модулей 11 - 14 мм классов точности 2А,А,В,С,D; модулей 16-20 мм классов точности 2А ,А.

Тип 3 - сборные фрезы модулей 8-25 мм классов точности А,В,С,D.

Фрезы типа 2 модулем 1 … 10 мм изготавливаются двух исполнений по длине: исполнение 1 - нормальной длины; исполнение 2 - увеличенной длины. Фрезы типа 3 модулей 10…25 мм изготавливают двух исполнений по габаритным размерам: исполнение 1 - нормальных габаритных размеров; исполнение 2 - уменьшенных габаритных размеров.

Режущие кромки зубьев чистовой червячной фрезы должны располагаться на винтовой поверхности однозаходного основного червяка. Эта винтовая поверхность является исходной инструментальной поверхностью (ИП) для червячной фрезы. Она является сопряженной с поверхностями зубьев исходной рейки и обрабатываемого колеса. Теоретически такое сопряжение обеспечивается только при использовании в качестве основного эвольвентного червяка при профилировании чистовых червячных фрез. Однако такая фреза сложнее в изготовлении и обеспечивает высокую точность профиля только до первой переточки. После переточки точность фрез резко уменьшается из-за уменьшения диаметральных размеров. Поэтому на практике распространены червячные чистовые фрезы, у которых в качестве основного червяка использован архимедов червяк. Такие фрезы наиболее технологичны и до модуля 10-12 мм обеспечивают точность профиля нарезаемых зубьев 6 степени. Для них на первом этапе проектирования определяют габаритные размеры исходного червяка и рассчитывают профильный угол эквивалентного архимедова червяка по методу хорды или методу касательной. В первом случае криволинейную образующую осевого сечения витка теоретического эвольвентного червяка

заменяют хордой, которая и будет образующей линией профиля осевого сечения витка эквивалентного архимедова червяка. Расчет профильного угла архимедова червяка в этом случае является сложной задачей, поэтому на практике используют метод касательной, при котором образующей линией профиля осевого сечения архимедова червяка является касательная к профилю витка эвольвентного червяка в этом сечении (Рис 1).

Профильный угол эквивалентного архимедова червяка по методу касательной рассчитывают по формуле:

,

Где а - теоретический угол зацепления пары нарезаемых зубчатых колес; - угол подъема витка основного червяка;

Однако этот метод при модуле более 12 мм увеличивает погрешность профиля, которая резко увеличивается с увеличением модуля. Поэтому для крупно-модульных фрез его можно использовать, если класс точности проектируемой фрезы В,С или D.

Для более точных фрез следует отказаться от архимедова червяка, так как погрешность профиля нарезаемого такой фрезой зуба колеса превышает допуск на точность профиля 7 степени точности. В этих случаях в качестве эквивалентного червяка целесообразно использовать червяк с криволинейной образующей в осевом сечении витка. Наиболее близкой по точности является образующая в форме параболы, проведенной через три точки профиля витка эвольвентного червяка.

При превращении ИП в червячную фрезу определяют число зубьев z0, форму и размеры стружечной канавки, величину затылования зубьев в осевом

сечении. В конструкции фрезы предусматривают контрольные буртики для проверки радиального и торцевого биений фрезы после изготовления и при установке на станке. Стружечные канавки цельных чистовых фрез, как правило, винтовые с углом наклона к оси фрезы . У сборных фрез канавки в корпусе для установки реек прямые, параллельные оси. Передний угол зубьев равен нулю, задний 10-12°. Размеры шпоночного паза выбирают по ГОСТ 9472-83, технические требования - по ГОСТ 9324-80. Далее для цельных фрез с винтовыми стружечными канавками корректируют профильные углы левой и правой сторон зуба из-за влияния на них затылования.

Проектирование чистовой червячной зуборезной фрезы для зубчатого колеса с параметрами: число зубьев колеса z=50; степень точности 8; модуль m =5,5 мм; угол зацепления б = 20°; коэффициент коррекции Х = 0;

1. Назначаем класс точности проектируемой фрезы 2А - фреза прецизионная, так как необходимо обеспечить 8 степень точности изготавливаемого колеса.

2. Определяем габаритные размеры и профиль ИП, которой является винтовая поверхность основного правозаходного эвольвентного червяка с числом заходов а = 1.

1) Наружный диаметр червяка определяем по формуле :

,

принимаем по стандартному ряду ,

где - диаметр посадочного отверстия проектируемой фрезы:

,

по стандартному ряду принимаем .

2) Расчетный диаметр начального цилиндра червяка определяем по формуле:

где - поправка, связанная с величиной затылования зубьев червячной фрезы. При заднем угле на вершине зуба поправка при m = 4…5,5мм.

m	1...1,75	2…3,75	4…5,5	6…10
Дk	0,9896	0,9881	0,9921	0,9908

3) Угол подъема витка основного червяка рассчитывается по формуле:

,



4) Профильный угол эквивалентного архимедова червяка :

,

5) Шаг витков основного червяка в нормальном сечении к витку

,

3. Выполнить конструирование чистовой червячной цельной фрезы, определив ее основные размеры и геометрические параметры:

1) Число зубьев фрезы назначаем в зависимости от наружного диаметра:

Для прецизионных фрез при m = 2…5,5 мм ;

m	1…1,75	2…5,5	6…10
Z0	16	14	12

2) Величину затылования зубьев по задней поверхности К рассчитываем по формуле:

,

принимаем К=5.

где - задний угол на вершине зуба.

Расчетное значение К округляем до ближайшего значения спада заготовочного кулачка, которое округляется до 0,5мм. По принятому К определить предварительное затылование резцом К1 = (1,4…1,8)К - для прецизионных фрез.



,

Рис.1 Общий вид червячной зуборезной фрезы.

3) Передний угол yao принять равным нулю.

4) Угол раскрытия стружечной канавки Q выбираем в зависимости от z0, при z0 = 12 и более - Q = 18°.

Z0	12 и более	10 и 9	8
Qo	18	22 и 25	25 и 30

Окончательно угол Q уточняется после контрольного прочерчивания двух зубьев в увеличенном масштабе. Радиус закругления канавки R1 принять конструктивно в пределах 1…3мм. Стружечную канавку принять винтовой левозаходной (для правозаходной фрезы) с углом наклона к оси фрезы .

Ход стружечной канавки

мм



5) Размеры и точность шпоночного паза назначить по приложению.

Проверить прочность тела фрезы над шпоночным пазом по условию:

, где

,

- условие выполняется.

Диаметр по впадинам зубьев фрезы:

,

6) Диаметр контрольного буртика:

,

Принимаем . Толщину контрольного буртика принять . На буртиках и посадочной поверхности назначить фаски величиной 0,5…1мм. Посадочное отверстие средней части расточить до диаметра

7) Длину рабочей части фрезы L1min мм, необходимую для правильного формообразования нарезаемых зубьев, определить:

,

На зуборезных станках для увеличения ресурса работы червячной фрезы выполняют осевые передвижки фрезы, позволяющие обеспечить равномерность износа по всем зубьям фрезы. Длину рабочей части фрезы с учетом передвижек и срезания неполных витков фрезы при ее изготовлении увеличивают на 3…4 шага, т.е.



,

Общую длину фрезы определяем по зависимости и округлить до ближайшего из стандартного значения по ГОСТ 9324-80:

,

Принимаем по ГОСТ 9324-80

8) Размеры зубьев фрезы в нормальном к витку основного червяка сечении принять равным соответствующим размерам исходного контура инструментальной рейки:

а) шаг зубьев PNO = рm = 3,14159*5,5 = 17,27876 мм

б) толщина зуба SNO = 0,5 PNO+ДS = 0,5*17,27876 + 0,16 = 8,79938, где ДS = 0,1 т.к. m = 1…2.

в) высота головки и ножки зуба hao = hfo = 1,25m = 6,875 мм

г) радиус скругления вершины и впадины зубьев pao = 0,25m = 1,375 мм, pfo = 0,3m = 1,65 мм

Утолщение зуба необходимо для обеспечения теплового зазора в зубчатой передаче, принимается в зависимости от модуля:

m	1…2	2,25…3,75	4…5,5	6	6,5…8	9…10
ДS,мм	0,1	0,14	0,16	0,20	0,22	0,22

4. Выполнить профилирование червячной фрезы с винтовыми стружечными канавками, для чего рассчитать профильные углы левой и правой сторон зуба в его основном сечении, а так же осевой шаг. С учетом затылования зубьев по задней поверхности профильные углы будут равны:

,



,

Осевой шаг:

Углы и необходимы для контроля и расчета профильных углов шлифовального круга при затыловании зубьев. По величине настраивают станок на шаг.

При винтовой стружечной канавке контролируют проекцию нормального шага и толщины зуба на осевую плоскость.

Если стружечные канавки фрез прямые, то , при этом контролируют осевой шаг.

5. Назначаем технические требования на проектируемую фрезу по ГОСТ 9324-80:

1) Цельные червячные фрезы изготавливают из быстрорежущей стали Р6М5 или из быстрорежущих сталей, легированных кобальтом при обработке заготовок из высоколегированных и труднообрабатываемых сталей и сплавов.

2) Твердость фрез типа 1 и 2 не менее 63…66 HRC. Твердость фрез из быстрорежущих сталей с содержанием более 5% кобальта 64…66 HRC.

3) Параметры шероховатости поверхностей фрез выбираются по приложению.

4) Неполные по толщине зубья срезать так, чтобы вершина зуба была толщиной не менее 0,5m.

5) Фрезы классов точности 3А, 2А, А контролируют по 1-й или 2-й группе параметров по ГОСТ 9324-80.

6) Маркировать на торце фрезы: товарный знак, индекс, m, a, класс точности, ymo, Pzo, материал, год выпуска.



2. Проектирование зуборезного долбяка

Зуборезный долбяк - это обкаточный инструмент для нарезания цилиндрических прямозубых и косозубых колес с внешними и внутренними зубьями 6 - 8 степени точности. Долбяк представляет собой режущий инструмент из быстрорежущей стали в виде корригированного зубчатого колеса, коэффициент высотной коррекции которого изменяется от положительного значения у нового долбяка до отрицательного у сточенного. В исходном сечении коэффициент коррекции равен нулю, а размеры долбяка соответствуют размерам его исходной инструментальной поверхности (ИП). ИП долбяка - это поверхность зубьев условного зубчатого колеса с делительным диаметром d0 = m*z0, где m - модуль, а z0 - число зубьев долбяка, и профильным углом а0 равным углу зацепления а пары нарезаемых зубчатых колес. Модуль принимают равным модулю нарезаемого зубчатого колеса, а z0 выбирают по рекомендациям Матюшина В.М. в диапазоне 15 - 40, так как при этих значениях z0 обеспечиваются наиболее оптимальные условия правильности формообразования профиля нарезаемых зубьев. Значение d0 стремятся максимально приблизить к рекомендуемому номинальному значению для принятого зубодолбежного станка.

Долбяки относятся к сложным инструментам. Поэтому их проектируют в два этапа: а) определение инструментальной поверхности (ИП), б) превращение ИП в инструмент - долбяк.

При превращении ИП в долбяк решают задачи:

а) конструирование (выбор материала, типа конструкции, класса точности, размеров, углов, назначение технических требований);

б) профилирование (расчет технологического профильного угла, по которому шлифуют боковые эвольвентные стороны зубьев долбяка с учетом влияния на точность профиля заднего и переднего углов, диаметра основной окружности технологической эвольвенты, проверка бокового заднего угла зуба долбяка);

в) проверочные расчеты;

г) разработка чертежа;

ГОСТ 9323-79 рекомендует пять типов долбяков:

а) тип 1, дисковые прямозубые d0 = 80 ( m от 1 до 5 мм), 100 (m от 1 до 8 мм), 125 (m от 2 до 10 мм), 160 (m от 6 до 10 мм) и 200 (m от 8 до 12 мм);

б) тип 2, дисковые косозубые d0 =100 (m от 1 до 7 мм) с углами наклона зубьев к оси 15° и 23°;

в) тип 3, чашечные прямозубые d0 = 50 и 80 ( m от 1 до 3,5 мм), 100 (m от 1 до 6,5 мм) и 125 ( m от 5 до 9 мм);

г) тип 4, хвостовые прямозубые d0 = 25 ( m от 1 до 3 мм) и 38 (m от 1 до 4 мм);

д) тип 5, хвостовые косозубые d0 = 38 (m от 1 до 4 мм) с углами наклона зубьев 15° и 23°;

Наиболее распространены дисковые долбяки. Чашечные долбяки применяют для нарезания зубчатых блоков и колес с внутренним зубом (d0 = 50 или 80 мм). Хвостовые долбяки рекомендуют для нарезания колес с внутренним зубом и небольших диаметров (до 100 мм).

Классы точности долбяков установлены следующие:

АА (для типов 1 и 3 кроме d = 50) - при 6 степени точности нарезаемых зубьев.

А (для типов 1,2,3 и 4) - при 7 степени точности нарезаемых зубьев.

В (для типов 1,2,3,4 и 5) - при 8 степени точности нарезаемых зубьев.

Основные размеры долбяков и технические требования приведены в ГОСТ 9323-79. Наличие на вершинах зубьев долбяка заднего угла равного 6° и переднего угла 5° приводят к искажению профиля боковых режущих кромок зубьев долбяка, т.е. отклонению их профиля от теоретической эвольвенты. Это образует большую погрешность профиля нарезаемых долбяками зубьев. Для уменьшения этой погрешности боковые поверхности зубьев долбяка шлифуют по технологической эвольвенте с профильным углом, выдерживая при этом боковой задний угол.

После проектирования выполняют проверочные расчеты для определения: а) возможности подреза ножки зуба, нарезаемого долбяком; б) наличия пересечения (интерференции) переходных кривых в паре зацепляемых зубчатых колес, нарезаемых данным долбяком. Наличие среза головки долбяком можно не проверять, так как считают, что это является как бы естественной модификацией зуба, улучшающей словия работы. Подрез ножки зуба нежелателен, а пересечение переходных кривых недопустимо.

Проектирование зуборезного долбяка для зубчатого колеса с параметрами: число зубьев колеса z=50; степень точности 8; модуль m = 5,5 мм; угол зацепления б = 20°; коэффициент коррекции Х = 0;

1. Исходные данные для проектирования: число зубьев колеса z1 =50; число зубьев долбяка z2 =50; степень точности 8; модуль m = 5,5 мм; угол зацепления б = 20°; коэффициент коррекции Х = 0;

2. По модулю m и диаметру d2 = m*z2 = 5,5*50 = 275 мм подбираем модель зубодолбежного станка и рекомендуемый номинальный диаметр долбяка d0 для этого станка.

3. Определяем число зубьев долбяка:

,

4. Определяем размеры ИП в исходном сечении долбяка 1-1

а) диаметр основной окружности теоретической эвольвенты:

,

б) высоту головки и ножки зуба:

,



в) шаг зуба по делительной окружности:

,

г) толщину зуба по делительной окружности:

,

Где ДS-утолщение зуба для обеспечения теплового зазора в передаче, которое выбирают по следующим рекомендациям:

m	1…1,5	2…2,25	3…3,5	4…5	5…6	7…8	8…10
ДS	0,09	0,10	0,12	0,14	0,15	0,17	0,18

5. Назначаем для чистовых долбяков ГОСТ 9323-79 передний угол гао = 5° и задний угол бао = 6°.

Рис.2 Долбяк зуборезный дисковый прямозубы: исходное сечение; сечение предельно сточенного зуба.



6. Выбираем рекомендуемые ГОСТ 9323-79 значения коэффициента смещения исходного контура хо и расстояние исходного сечения до переднего торца нового долбяка А. хо = 0,4 и А = 7,6.

7. Рассчитаем размеры нового долбяка в торцевом сечении:

а) высота головки зуба:

б) высота ножки зуба: в) диаметр окружности вершин зубьев:

,

г) диаметр окружности впадин зубьев:

,

д) толщину зуба по делительной окружности:

,

8. Выбираем основные конструктивные размеры долбяка по ГОСТ 9323-79.

,

D0 = 44,45 мм; D2 = 70 мм; b1 = 12 мм; B0 = 22 мм

9. Рассчитываем технологический профильный угол долбяка по формуле:



,

диаметр технологического основного цилиндра для технологической эвольвенты:

,

и боковой задний угол в нормальном сечении к эвольвенте зуба:

.

10. Назначить класс точности долбяка из условия, что долбяки класса 2А рекомендуют для нарезания зубчатых колес шестой степени точности, класса А - седьмой, В - восьмой. Класс долбяка - В.

11. Назначить технические требования на долбяк:

1) материал - сталь быстрорежущая Р6М5 для обработки зубчатых колес из конструкционных сталей.

2) твердость - 63…66 HRC;

3) шероховатость передних и задних поверхностей долбяков классов АА и А - Rz?1,6мкм, класса точности В - Rz?2,5мкм, посадочного отверстия и опорного торца - Rа?0,2мкм, поверхности внутреннего опорного торца - Rа?0,8мкм, остальных поверхностей - Rа?2,5мкм;

4) отклонения посадочных отверстий D0: для класса точности АА до 50мм +4мкм, более 50мм + 6мкм, соответственно для класса точности А +5мкм и +8мкм, для класса точности В +7мкм и +10мкм;

5) конусность и овальность посадочного отверстия не более половины допуска;

6) неуказанные предельные отклонения размеров отверстий Н14, валов h14, остальных ±IT16.

7) маркировать долбяк: индекс, m, z0, a, класс точности, марка материала, товарный знак, год выпуска.

12. Выполнить проверочные расчеты правильности формообразования профиля нарезаемого долбяком зуба.

По данным Инозерцева Г.Г. подрез нозку зуба отсутствует:

,

где - межосевое расстояние в паре.

,

,

Получаем: 31,875 ? 79,6 - условие выполняется.

Проверку на пересечение переходных кривых выполняем по условию Матюшина В.М. :

,,

где и углы давления эвольвенты на вершинах зубьев колеса и нового долбяка; фреза шпоночный зуборезный долбяк

,

, тогда

,3

- условие выполняется.



3. Проектирование шлицевой эвольвентной протяжки

Протяжкой называют металлорежущий инструмент, выполняющий полную обработку заданной поверхности за один рабочий ход. Для этого режущие зубья протяжки имеют подъем на каждый последующий зуб (или группу зубьев), что является подачей при резании. Последние 5 - 9 зубьев выполняют без подъема. Их называют калибрующими. Они должны зачищать поверхность после режущих зубьев, обеспечивая требуемую точность и шероховатость поверхности.

Обработку шлицевых пазов в отверстиях диаметром от 13 до 90 мм, как правило, выполняют протягиванием. Наиболее сложными являются эвольвентные шлицевые соединения (ГОСТ 6063-80), рекомендуемые в машинах для передачи больших крутящих моментов. Профильный угол шлицевых соединений принят 30°, шлицы имеют высотную коррекцию, центрирование соединения может быть по наружному и ли внутреннему диаметрам, а так же по боковым сторонам шицев.

Шлицевые эвольвентные протяжки бывают для протягивания только шлицевых впадин (если центрирование по наружному диаметру или боковым сторонам шлицев) или комбинированными (если центрирование по внутреннему диаметру). Комбинированные протяжки имеют фасочную, круглую и шлицевую секции на рабочей части. Проектирование этих протяжек довольно сложно и требует хорошей теоретической подготовки и учения работать с технической литературой.

Шлицевая эвольвентная протяжка имеет: а) передний хвостовик, включающий крепежную часть, шейку, направляющий конус и переднюю направляющую для центрирования заготовки; б) рабочую часть, в которой должны быть черновые, переходные (чистовые) и калибрующие зубья; в) заднюю направляющую для исключения перекоса заготовки при сходе с протяжки. Для тяжелых протяжек массой более 10 кг необходима задняя цапфа (хвостовик), предохраняющий протяжку от провисания на станке.

Размеры хвостовиков протяжек принимают по ГОСТ 4144-70.

Режущие зубья работают с одинарной при модуле до 2,5 мм и групповой при модуле более 2,5 мм схемами срезания припуска. При одинарной схеме резания для заготовок из сталей подъем на каждый черновой зуб назначают 0,03…0,06 мм, при групповой - 0,1…0,25 мм на группу. Группы состоят из 2 зубьев. После черновых зубьев должны быть 3-5 переходных (чистовых) зубьев и 5-9 калибрующих. Шаг калибрующих зубьев уменьшают, так как при их работе стружки практически нет. Общая длина протяжки не должна превышать значения, рекомендуемого по технологическим соображениям.

Формообразование шлицевых впадин происходит по принципу «движение исходной ИП самой по себе». При этом ИП будет поверхность шлицевого отверстия с номинальными размерами по ГОСТ 6063-80. С учетом допускаемых отклонений и небольшой разбивки отверстия при протягивании рассчитывают размеры ИП, которые переносят на калибрующие зубья протяжки.

При протягивании шлицевых впадин реализуется генераторная схема. Боковые эвольвентные режущие кромки не имеют задних углов, что увеличивает трение и их износ и может вызывать задиры на формируемой эвольвентной поверхности впадин шлицевой втулки.

Для улучшения условий работы боковых сторон зубьев их профиль при изготовлении протяжки шлифуют с подъемом ее заднего хвостовика. При этом на боковых сторонах зубьев появляются небольшие задние углы и вспомогательный угол в плане, что увеличивает стойкость зубьев в 2…3 раза. Подъем заднего хвостовика составляет 0,3…0,4 мм на 1000 мм длины протяжки. Для уменьшения погрешности профиля эвольвенты шлифовальный круг правят по какой-то другой кривой, т.е. корректируют профиль шлифовального круга. Это называют профилированием при проектировании протяжки. В качестве заменяющих кривых используют дугу окружности или эвольвенту от другой основной окружность. Наиболее часто используют правку круга по дуге окружности, радиус которой находят по координатам трех точек профиля с учетом подъема заднего хвостовика. При небольших значениях модуля этот метод обеспечивает высокую точность.

Контроль точности профиля зубьев при шлифовании выполняется по роликам, для чего рассчитывают диаметры роликов и контрольные размеры в трех точках: на контрольном буртике перед первым зубом (или 5-6 зубе) протяжки, на зубе, диаметр которого близок к среднему, и на последнем черновом (или первом чистовом) зубе.

Технические требования на протяжки назначают по ГОСТ 28442-90.

Проектирование шлицевой эвольвентной протяжки для протягивания шлицев 50*Н7*2,0 ГОСТ 6033-80. Длина протягиваемого отверстия 40 мм.

1. Основные размеры шлицевой эвольвентной втулки:

Материал втулки - сталь 45

Длина шлицевой части 40 мм

Обозначение втулки - 50*Н7*2,0

Модуль m = 2 мм

Номинальный диаметр 50 мм

Число шлицев z = 24

Диаметр основной окружности db = 41,569 мм

Диаметр делительной окружности d = 48 мм

Внутренний диаметр Da = 46 мм

Наружный диаметр Df = 50 мм

Ширина впадины е = 3,026 мм

Коррекция лm = -0,1

Угол профиля б = 30°

Способ центрирования согласно ГОСТ 6033-80 предусмотрено по наружному диаметру Df =45,6 мм, точность по Н7 = +0,021мм.

2. Поля допусков для ширины шлицевой впадины е и внутреннего диаметра Da:



Da по Н11 ;

e по Н9 ES = +0,056; EJe = +0,020; EI = 0;

3. Размеры ИП:

а) профильный угол б = 30°

б) делительный диаметр d = d0 = 48 мм

в) шаг по делительной окружности

г) наружный диаметр с учетом разбивки

д) внутренний диаметр

е) толщина зуба по делительной окружности

ж) высота шлица

Рис.3 Размеры шлицевой втулки по ГОСТ 6033-80 при центрировании по Df.

4. Принять конструкцию протяжки составной с рабочей частью из быстрорежущей стали и приваренным хвостовиком, так как ее номинальный диаметр более 18 мм и не менее 60 мм.

Рассчитаем основные конструктивные размеры протяжки:

Рис.4 Размеры ИП шлицевой эвольвентной протяжки.

а) конструкцию и размеры хвостовика выбрать по ГОСТ 4044-70, принимая диаметр крепежной части

б) длину переходного конуса принять , переднего направления , диаметр переднего направления c отклонением по е8.

.

в) общая длина хвостовика

.



Рис.5 Конструкция и размеры хвостовика протяжки.

г) принимаем диаметр переднего направления равным , а его длину .

,	25…30	30…40	40…50	50…70
,	25	30	35	45

д) рассчитаем шаг режущих зубьев , округляем до ближайшего стандартного значения.

Принимаем t = 8 мм.

Размеры зуба и стружечной канавки Таблица 1:

Номер профиля	t	h	r	q	r1	Fk
2Y	8	3	1,5	3	1,5	4,5

е) принимаем число калибрующих зубьев zk = 8 при точности Df по 7 квалитету, диаметр калибрующих зубьев равен dao.

ж) передний угол принять 15°, задний угол черновых зубьев 3°, чистовых (переходных) 2° и калибрующих 1°, на калибрующих зубьях выполнить ленточку шириной 0,2…0,4 мм.



Рис.6 Форма и размеры струженной канавки зубьев протяжки.

з) принять схему резания одинарной, так как модуль протяжки не более 2,5мм, и выбрать подъем на черновых зубьях Sz = 0,06 мм/зуб.

5. Проверить следующие параметры:

а) число одновременно работающих зубьев по условию:

- условие выполняется.

б) прочность шейки крепежной части хвостовика по условию: , где

,

(H) , сила резания, для хвостовика из стали 45Х, F - площадь поперечного сечения шейки.

= 250*176,7 = 44175Н

- условие выполняется.

- к-т, учитывающий материал заготовки и тип протяжки (для шлицевой протяжки при обработке стали 45 )

х - показатель степени, который при обработке стали принят 0,85

,

- диаметр первого чернового зуба

- угол давления эвольвенты на окружность d1.

z - число шлицев

z0 - число одновременно работающих зубьев протяжки

- суммарный поправочный коэффициент

в) коэффициент заполнения стружечной канавки по условию:

,

Условие выполняется, - активная площадь сечения стружечной канавки.

г) тяговое усилие станка по условию:

,

Выбираем модель станка 7А523,

д) длину хвостовика по условию:

,

где - длина посадочного отверстия в патроне для закрепления ( при d1 = 43мм, ), толщина планшайбы протяжного станка (для станка 7А523 ), толщина буртика сменной втулки, устанавливаемой на планшайбе ( принять для станка 7А523 равной 30 мм)

В нашем случае условие не выполняется так как , тогда принимаем тогда .

6. При точности Df по Н7 и ширине впадины е по Н9 принимаем число переходных зубьев , назначаем для них Sz постепенно равномерно уменьшая ее до значения 0,015…0,02 мм/зуб. Принимаем на черновых зубьях Sz = 0,06 мм/зуб, тогда на первом переходном зубе Szп1 = 0,05 мм/зуб, на втором Szп2 = 0,04 мм/зуб, на третьем Szп3 = 0,03 мм/зуб на четвертом Szп4 = 0,02 мм/зуб. Припуск на сторону, срезаемый переходными зубьями при , будет Пп = Szп1 + Szп2 + Szп3 + Szп4 = 0,04 + 0,03 + 0,02 + 0,015 = 0,105 мм.

7. Рассчитываем число черновых режущих зубьев:

,

где припуск на сторону, срезаемый всеми черновыми зубьями.

8. Определить диаметры зубьев протяжки. Диаметр первого чернового зуба при одинарной схеме резания принять , остальных:

,

,

,

,

,

,



,

,

,

,

,

,

,

,

,

Диаметр первого переходного зуба:

,

,

,

Диаметр последнего переходного зуба:

,

9. Рассчитать длину рабочей части протяжки:

,

Рассчитать общую длину протяжки:

,

И проверить условие , где - допускаемая по технологическим ограничениям длина протяжки. Условие выполняется.

10. Спрофилировать боковые режущие кромки протяжки с учетом шлифования боковых сторон режущих зубьев с подъемом заднего центра профилешлифовального станка для обеспечения небольших задних углов и боковых зазоров между боковой режущей кромкой и формируемой эвольвентой во впадине шлицевой втулки.

Рис.7 Шлифование шлицевой протяжки с подъемом заднего центра.

Это способствует увеличению стойкости протяжек в 2…3 раза. Подъем заднего центра приводит к искажению эвольвенты, то есть к погрешности профиля. Для уменьшения этой погрешности выполняют коррекцию профиля шлифовального круга путем замены на нем теоретической эвольвенты дугой окружности или другой эвольвентой от другой основной окружности. Наиболее часто используют первый способ.

Порядок профилирования следующий:

а) определить высоту подъема заднего центра:



,

Н = 0,3…0,4 мм - подъем центра на 1000 мм длины протяжки.

б) в выбранных на эвольвенте трех точках рассчитать толщину зубьев протяжки:

,

где

,

где

,

где

и определить ширину впадины в этих точках:

,

,

,

в) в системе координат ХУ рассчитать углы поворота до точек профиля эвольвенты 1,2,3 :



,

,

,

г) определить координаты эвольвенты а принятых точках:

,

,

,

,

,

,

д) перенести начало координат в точку О1 и уточнить координаты эвольвенты в новой системе ху:

,

,

,

,

,

,

e) рассчитать вертикальные смещения точек при подъеме заднего центра:



,

,

,

- номер зуба, в котором находится рассматриваемая точка профиля;

ж) определить ординаты точек 1к,2к,3к:

,

,

,

Рис.8 Коррекция профиля шлифовального круга при замене эвольвенты дугой окружности.

з) через точки 1к,2к,и 3к провести дугу окружности радиусом R с центром в точке O2 и рассчитать координаты точки O2 и R:



,

,

,

11. выполнить контроль точности профиля эвольвенты в трех принятых точках:

Рис.9 Контроль точности профиля по роликам.

а) рассчитать для каждой точки диаметр ролика и округлить до меньшего из стандартного ряда:

,



,

,

б) определяем контролируемый размер М при четном числе шлицев:

,

,

,

где - угол давления эвольвенты в точке контакта с выбранным стандартным диаметром ролика:

,

,

,

в) проверить наличие зазора между роликом и дном впадины по условию:

,

,

,

12. Назначить основные технические требования на протяжку:

а) Материал рабочей части протяжки сталь Р6М5 HRC 63…66, хвостовика - сталь 45Х HRC 42…50

б) точность исполнения диаметра впадин по е8, диаметра режущих зубьев -0,016, калибрующих зубьев по Н7

в) шероховатость по параметру Ra не более: крепежной части хвостовика, переходного конуса и заднего направления - 1,25 мкм; переднего направления и стружечных канавок - 0,63 мкм; профиля зубьев, передних и задних поверхностей - 0,32 мкм, ленточки на калибрующих зубьях - 0,16 мкм; остальных - 5 мкм.

г) боковые стороны зуба шлифовать с подъемом заднего центра на величину h мм

д) биение относительно оси центров боковых сторон режущих зубьев протяжки по Р9, калибрующих зубьев не более половины допуска на их изготовление

е) допуск параллельности оси симметрии боковых поверхностей зубьев на 500мм длины шлицевой части относительно оси центров не более 0,01мкм

ж) маркировать товарный знак изготовителя, индекс, обозначение шлицевой втулки по ГОСТ 6033-80,пределы длин протягивания, марку инструментального материала, год выпуска.



Список литературы

1. Металлорежущие инструменты Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А.

2. Расчеты и конструкции специального металлорежущего инструмента Фрайфельд И.А.

3. Режущий инструмент Кожевников Д.В., Гречишников В.А.

4. Металлорежущие инструменты Сахаров Г.Н., Арбузов О.Б.

Размещено на Allbest.ru

...