Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Патентно-информационный поиск

В ходе изучения научно-технической и периодической литературы и проведения патентного поиска я ознакомился с последними достижениями отечественной и зарубежной техники в области режущего инструмента и инструментального производства в соответствии с темой курсового проекта. Патентный поиск производился на глубину до 50 лет. В результате изучения научно-технической и периодической литературы, патентов и авторских свидетельств, а также патентных исследований, составлен обзор существующих конструкций, а также пути их совершенствования.

В этом разделе приведены наиболее удачные, на мой взгляд, решения, повлиявшие на ход выполнения курсового проекта.

Патент №2 152 855 С1 RU от 2000 г.

Зуборезный долбяк имеет ступицу с посадочным отверстием и переднюю поверхность на режущих зубьях. Для повышения эффективности долбяка при эксплуатации за счет снижения трудоемкости заточки и расхода абразивных и алмазных кругов ширина передней поверхности определена по приведенной формуле в зависимости от диаметров вершин и впадин зубьев и модуля долбяка. 1 ил.

Задача изобретения - повышение эффективности долбяка при эксплуатации.

Технический результат - снижение трудоемкости заточки и расхода абразивных и алмазных кругов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном зуборезном долбяке, имеющем ступицу с посадочным отверстием и переднюю поверхность на режущих зубьях, особенность заключается в том, что ширина передней поверхности долбяка определена

где B - ширина передней поверхности;

dao - диаметр окружности вершин зубьев;

df - диаметр окружности впадин зубьев;

m - модуль долбяка.

Сущность изобретения поясняется представленным чертежом, на котором изображен зуборезный долбяк, продольный разрез.

Зуборезный долбяк содержит ступицу 1, оснащенную режущими зубьями 2, присоединительное отверстие 3 и уменьшенную переднюю поверхность 4, рассчитанную по предлагаемой формуле.

Для расчета ширины передней поверхности зуборезного долбяка использовались следующие параметры: модуль m = 3 мм; диаметр окружности вершин зубьев d_ao = 110,4 мм; диаметр окружности впадин зубьев d_f = 96,22 мм; передний угол г = 5^o.

Согласно чертежу ширина передней поверхности долбяка обычно определяется как уменьшенная вдвое разность между диаметром окружности вершин зубьев и внутренним диаметром выточки

В соответствии с настоящим изобретением ширина передней поверхности долбяка рассчитывается по предлагаемой формуле

т.е. ширина передней поверхности уменьшается более, чем в 2 раза.

Патент №182 837 U1 RU от 2018 г.

В долбяке для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес, выполненном в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющего посадочное отверстие, предназначенное для его установки на исполнительный орган станка, и зубья симметричные относительно осевой плоскости зуба эвольвентного профиля, спрофилированные с образованием режущего клина, ограниченного передней и задней поверхностями и образующего лежащую в одной плоскости режущую кромку, передняя поверхность выполнена с V-образным профилем, линия пересечения полок которого расположена на осевой плоскости зуба. Технический результат - повышение стойкости долбяка за счет снижения контактных напряжений на передней поверхности зуба. 3 ил.

долбняк технический геометрический

Задачей полезной модели является оптимизация геометрических параметров долбяка.

Технический результат - повышение стойкости долбяка за счет снижения контактных напряжений на передней поверхности зуба.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в долбяке для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес, выполненном в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющего посадочное отверстие, предназначенное для его установки на исполнительный орган станка, и зубья симметричные относительно осевой плоскости зуба эвольвентного профиля, спрофилированные с образованием режущего клина, ограниченного передней и задней поверхностями и образующего лежащую в одной плоскости режущую кромку, передняя поверхность выполнена с V-образным профилем, линия пересечения полок которого расположена на осевой плоскости зуба.

Полезная модель поясняется изображениями, где

- на Фиг. 1 представлен общий вид долбяка в изометрии;

- на Фиг. 2 представлен зуб долбяка, вид сбоку;

- на Фиг. 3 представлено сечение А-А на Фиг. 2.

На представленных изображениях проставленные позиции имеют следующие значения:

1 - корпус долбяка;

2 - посадочное отверстие;

3 - зуб долбяка;

4 - передняя поверхность зуба;

5 - задняя поверхность зуба (при вершине);

6 - боковая задняя поверхность зуба;

7 - полка правая;

8 - полка левая;

OO - осевая плоскость зуба;

СС - плоскость режущей кромки зуба.

Полезная модель основана на следующем.

В процессе обработки зубчатого колеса долбяком в условиях обката в зоне резания (на передней поверхности зуба долбяка) возникают контактные напряжения резания, оценить которые в общем виде можно по формуле:

д=P/S,

где Р - сила резания;

S - площадь контакта зуба долбяка с обрабатываемой поверхностью.

Из уравнения следует, что чем больше площадь контакта зуба долбяка с обрабатываемой поверхностью, тем меньше контактные напряжения и, следовательно, выше стойкость долбяка.

В свою очередь площадь контакта можно оценить по формуле:

S=bЧ1,

гдет b - ширина пятна контакта;

1 - длина пятна контакта.

Выполняя переднюю поверхность 4 с V-образным профилем, полки 7 и 8 которого расположены под углом л к плоскости режущей кромки СС. Теперь графически и математически сравним ширину пятна контакта b₁ для прототипа, когда передняя поверхность зуба лежит в плоскости его режущей кромки СС, и ширину пятна контакта b₂ для заявленного технического решения.

Из фиг. 3 следует, что:

b₂=b₁/cosл,

а поскольку cos всегда меньше 1, получаем, что при, заявленной геометрии зуба долбяка, ширина пятна контакта будет всегда больше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу, а поскольку длина пятна контакта 1, передний угол (при вершине) г_в и задние боковые углы Об в заявленном решении не меняются по отношению к прототипу, то, следовательно:

- площадь пятна контакта при заявленной геометрии зуба долбяка будет всегда больше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу;

- контактные напряжения д при заявленной геометрии зуба долбяка будут всегда меньше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу;

- стойкость, при заявленной геометрии зуба долбяка будет соответственно больше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу.

Работает заявленный долбяк идентично долбяку по прототипу. Рекомендуемые значения л - до 15-20° во избежание сколов режущей кромки, что позволяет, как показывают натурные испытания, повысить стойкость долбяка до 10-12%.

Таким образом можно сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - оптимизация геометрических параметров долбяка - решена, а заявленный технический результат - повышение стойкости долбяка за счет снижения контактных напряжений на передней поверхности зуба - достигнут.

Патент №53 608 U1 RU от 2006 г.

Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента.

Известен долбяк для нарезания зубчатых колес методом обкатки, оси зубьев которого параллельны оси долбяка, а его передняя поверхность представляет собой поверхность вращения с осью, совпадающей с осью долбяка и прямолинейной образующей (см. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. С. 440). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного долбяка, относится то, что у известного долбяка передние углы, измеренные в плоскости, нормальной к боковой режущей кромке изменяются (в сторону уменьшения) от вершины зуба к его ножке, при этом в области ножки передние углы имеют практически нулевые значения. В результате этого для боковых кромок долбяка характерен повышенный и неравномерный износ по задним поверхностям вследствие высоких и неравномерно приложенных сил резания.

Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается следующим. При заточке долбяка по передней поверхности обеспечивается получение положительных передних углов по всей длине боковых режущих кромок.

Предлагается долбяк для нарезания зубчатых колес методом обкатки, оси зубьев которого параллельны оси долбяка, а его передняя поверхность представляет собой поверхность вращения с осью 5, совпадающей с осью долбяка, отличающийся тем, что образующая поверхности вращения выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух отрезков прямых (1 и 2) и лежащей в осевой плоскости долбяка.

В предлагаемом долбяке обеспечивается получение положительных передних углов на всем протяжении боковых режущих кромок: от вершины зубьев 3 до ножек 4, что обеспечивает снижение сил резания и, как следствие, способствует снижению износа долбяка. При этом если в известном долбяке значения передних углов на боковой кромке равны: у вершины (3) - 2°, у ножки (4) - 0,2° и менее (практически 0°), то в предлагаемом долбяке соответственно 7° и 2°. То есть предлагаемая форма передней поверхности долбяка позволяет увеличить значения передних углов на боковых кромках в 3,5-10,0 раз.

Стойкостные испытания проводили при нарезании зубчатых колес стальных заготовок (сталь 40 Х) известным и предлагаемым долбяком при всех прочих равных условиях. Выявлено, что применение предлагаемого долбяка позволяет снизить износ по задним поверхностям на 15-20% по сравнению с известным долбяком.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного режущего инструмента с многослойным покрытием следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленную полезная модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Патент №53 608 U1 RU от 2006 г.

Задачей изобретения является разработка технического решения, которое обеспечило бы повышение срока службы инструмента при снижении материальных и энергетических затрат.

Задача решается тем, что покрытие на поверхности долбяка согласно изобретению нанесено на переднюю поверхность в виде полосы на расстоянии 0,8-1,2 мм от режущей кромки эквидистантно ее профилю при толщине слоя 0,035-0,045 мм и ширине, равной 0,5-0,8 модуля нарезаемого зуба зубчатого колеса. Преимущество предлагаемого решения заключается в том, что нанесение износостойкого покрытия в виде полосы на переднюю поверхность режущей части долбяка в 20-30 раз сокращает площадь покрытия, а следовательно, время обработки. При этом нанесение покрытия на расстоянии 0,8-1,2 мм от режущей кромки эквидистантно ее профилю сохраняет достигнутую при алмазной заточке и доводке шероховатость R_a 0,2 мкм и профиль зуба; толщина слоя покрытия в пределах 0,035-0,045 мм обеспечивает хорошее сцепление с основной поверхностью, образует сплошной слой покрытия и минимальные остаточные внутренние напряжения растяжения. Увеличение слоя покрытия выше верхнего предела приводит к его неравномерности, несплошности, недостаточной адгезии, большим внутренним напряжением растяжения и не обеспечивает повышение срока службы инструмента. Ширина полосы образуемого покрытия (Н), равная 0,5-0,8 модуля нарезаемого зубчатого колеса (m): H (0,5 0,8) m, определялась экспериментально, так же как и остальные характеристики, и соответствует длине контакта сходящей стружки с передней поверхностью долбяка. Увеличение ширины полосы покрытия больше предлагаемой не обеспечивает срока службы инструмента.

На фиг. 1 приведен общий вид долбяка, на переднюю поверхность 1 которого методом электроискрового легирования нанесено покрытие 2; на фиг. 2 - упрочняемый зуб долбяка с покрытием на передней поверхности при заявляемом соотношении размеров; на фиг. 3 разрез по А-А режущей кромки зуба долбяка.

Процесс нанесения износостойкого упрочняющего покрытия методом электроискрового легирования на переднюю поверхность зуба долбяка выполняется после окончательной заточки долбяка при использовании специального токонепроводящего шаблона. Последующей дополнительной обработки после нанесения покрытия не требуется.

Пример конкретного выполнения способа. После заточки бывшего в работе долбяка из стали Р18, m=3 мм для нарезания зубьев зубчатых колес выполняется процесс упрочнения. На передней поверхности долбяка закрепляется специальный токонепроводящий шаблон, соответствующий модулю долбяка. Используя прорези шаблона, было нанесено износостойкое покрытие компактным электродом из материала Т15К6 методом электроискрового легирования на установке «Элитрон-22» на режимах 2 и 3, при силе тока I 1,0 А, частоте тока f 200 Гц, времени легирования 1 мин/см². Ширина покрытия составила Н 2,2 мм, что соответствует 0,65 модуля зубчатого колеса, расстояние 1,0 мм от режущей кромки эквидистантно профилю зуба.

Упрочненные по указанной технологии долбяки с заявленным соотношение размеров образуемого покрытия при испытаниях в производственных условиях на зубообрабатывающем участке завода «Дальэнергомаш» увеличивают долговечность работы между переточками в 3 раза.

На основании всего вышеперечисленного можно принять решение о целесообразном применении некоторых технических решений из патентного поиска аналогичных инструментов:

1. В долбяке для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес, выполненном в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющего посадочное отверстие, предназначенное для его установки на исполнительный орган станка, и зубья симметричные относительно осевой плоскости зуба эвольвентного профиля, спрофилированные с образованием режущего клина, ограниченного передней и задней поверхностями и образующего лежащую в одной плоскости режущую кромку, передняя поверхность выполнена с V-образным профилем, линия пересечения полок которого расположена на осевой плоскости зуба.

2. В предлагаемом долбяке обеспечивается получение положительных передних углов на всем протяжении боковых режущих кромок: от вершины зубьев 3 до ножек 4, что обеспечивает снижение сил резания и, как следствие, способствует снижению износа долбяка. При этом если в известном долбяке значения передних углов на боковой кромке равны: у вершины (3) - 2°, у ножки (4) - 0,2° и менее (практически 0°), то в предлагаемом долбяке соответственно 7° и 2°. То есть предлагаемая форма передней поверхности долбяка позволяет увеличить значения передних углов на боковых кромках в 3,5-10,0 раз.

3. покрытие на поверхности долбяка согласно изобретению нанесено на переднюю поверхность в виде полосы на расстоянии 0,8-1,2 мм от режущей кромки эквидистантно ее профилю при толщине слоя 0,035-0,045 мм и ширине, равной 0,5-0,8 модуля нарезаемого зуба зубчатого колеса. Преимущество предлагаемого решения заключается в том, что нанесение износостойкого покрытия в виде полосы на переднюю поверхность режущей части долбяка в 20-30 раз сокращает площадь покрытия, а следовательно, время обработки. При этом нанесение покрытия на расстоянии 0,8-1,2 мм от режущей кромки эквидистантно ее профилю сохраняет достигнутую при алмазной заточке и доводке шероховатость Ra 0,2 мкм и профиль зуба; толщина слоя покрытия в пределах 0,035-0,045 мм обеспечивает хорошее сцепление с основной поверхностью, образует сплошной слой покрытия и минимальные остаточные внутренние напряжения растяжения. Увеличение слоя покрытия выше верхнего предела приводит к его неравномерности, несплошности, недостаточной адгезии, большим внутренним напряжением растяжения и не обеспечивает повышение срока службы инструмента. Ширина полосы образуемого покрытия (Н), равная 0,5-0,8 модуля нарезаемого зубчатого колеса (m): H (0,5 0,8) m, определялась экспериментально, так же как и остальные характеристики, и соответствует длине контакта сходящей стружки с передней поверхностью долбяка. Увеличение ширины полосы покрытия больше предлагаемой не обеспечивает срока службы инструмента.

2. Расчет и проектирование долбяка

Исходные данные:

Для расчета геометрии долбяка используем исходные данные согласно заданию курсового проекта.

1. модуль нормальный колеса ;

2. угол профиля нарезаемого колеса ;

3. коэффициент высоты головки зуба ;

4. коэффициент радиального зазора ;

5. угол наклона зуба колеса ;

6. числа зубьев нарезаемой шестерни и ;

7. класс точности А;

8. коэффициенты смещения исходного контура нарезаемых колес и ;

9. Для чистового долбяка примем:

- передний угол ;

- задний угол на вершине (по ГОСТ 9323-79)

10. число зубьев долбяка с учетом заданного номинального делительного диаметра долбяка равно:



11. уточним делительный диаметр долбяка:

.

12. Геометрические параметры долбяка показаны на рис. 2.1.

Геометрические параметры долбяка

Определим основные параметры долбяка

1. Фактический угол профиля долбяка с точностью до определим по формуле:



2. Боковой задний угол в сечении по делительному цилиндру равен:

3. Задний угол на боковых сторонах зубьев в нормальном сечении к профилю равен:

На угол поворачивается шлифовальная бабка станка при шлифовании зубьев долбяка, поэтому указанный угол обязательно проставляется на чертеже.

Таким образом, получились следующие значения:

4. Основной диаметр долбяка определим так:

.



Определим размеры зубьев долбяка в исходном сечении

5. Величина утолщения зуба долбяка для образования бокового зазора при чистовой обработке нарезаемых колес:

6. Толщина зуба долбяка по делительной окружности:

7. Высота головки зуба и высота ножки зубка нарезаемых шестерен и колеса равны:

где .

8. Диаметр окружности выступов долбяка в исходном сечении:

9. Минимально допустимая по условию механической прочности толщина зуба нового долбяка на наружном диаметре:

10. Толщина зуба долбяка на наружном диаметре в исходном сечении:



где б - угол в радианах.

11. Величина исходного расстояния a, обеспечивающая заданную толщину зуба на вершине:

Величина исходного расстояния принимается равной расчетной, если расчетная и если расчетная где Н - высота долбяка по ГОСТ 9323-79.

Для данного долбяка

Проверим долбяк с выбранным исходным расстоянием на отсутствие интерференции с переходными кривыми у нарезаемых им колес



Радиусы кривизны профиля зуба шестерни

Интерференция отсутствует, если выполняется условие где - радиус кривизны активного профиля зуба шестерни в нижней начальной контактной точке при внешнем зацеплении ее с колесом; - радиус кривизны эвольвентного профиля зуба шестерни в точке начала переходной кривой при нарезании ее с долбяком.

12. Радиус основной окружности колеса равен:

13. Межосевое расстояние в зубчатой передаче определяется по формуле:

14. Угол профиля зуба долбяка в точке на окружности выступов определяется из соотношения:

- для долбяка:

- для колеса:

15. Межосевое расстояние в станочном зацеплении:

16. Коэффициент смещения:

17. Угол зацепления в станочном зацеплении:

18. Проверка на интерференцию с переходными кривыми шестерни:

Интерференция отсутствует.

Определим размеры зубьев долбяка передней поверхности

19. Окружная толщина зуба по делительному цилиндру определим по формуле:

20. Высота головки зуба долбяка:

21. Высота ножки зуба долбяка:

22. Диаметр вершин зубьев долбяка:



23. Диаметр впадин зубьев долбяка:

Наибольшая допустимая величина стачивания долбяка ДВ ограничивается прочностью зуба сточенного долбяка и отсутствием подрезания зубьев нарезаемых им колес: где - длина зуба окончательно сточенного долбяка; рекомендуется В-длина зуба нового долбяка (принимается по ГОСТ 9323-79).

, принимаем е=9,5 мм.

Остальные элементы конструкции долябка выбираются по ГОСТ 9323-79 или из конструктивных соображений.

По ГОСТ 9323-79 определяются допуски на все элементы долбяка и технические требования к его изготовлению.

Литература

1. Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л.: Машиностроение 1985-496 с.

2. Егоров М.Е., Дементьев В.И., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения. - М.: Высшая школа, 1986. - 534 с.

3. Ковшов А.Н. Технология машиностроения - М.: Машиностроение, 1987-320 с.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине Технология и автоматизация инструментального производства / сост. Т.В. Казакова. - Краматорск: КИИ, 1992.52 с.

5. Романов В.Ф. Расчёты зуборезных инструментов. М., Машиностроение, 1969, 251 с.

Размещено на Allbest.ru

...