Проектирование инструментальной наладки

Расчет производим в  следующей последовательности:

1. Выбираем материал  режущей части протяжки - сталь  Р6М5, хвостовика - сталь 40Х.

2. Припуск на диаметр для цилиндрических отверстий А₀ = 0,6 мм.

Наименьший диаметр  предварительного отверстия D₀ = D – A₀, где D –диаметр окончательного отверстия в детали (принимается по своему минимуму для отверстий 7 и 8-ого квалитетов точности и по максимальному значению для отверстий 11-го и более грубых квалитетов точности).

D₀ = D – A₀ = 26– 0,6 = 25,4 мм.

3. Для протяжек групповой схемы резания различают черновые и обдирочные зубья, срезающие основную часть припуска, переходные или зачищающие и чистовые зубья, обеспечивающие требуемые шероховатость и размеры протянутой поверхности. Черновые зубья работают с подачей от 0,1 до 0,3 мм и больше, зачищающие  постоянно снижающейся подачей и чистовые с наименьшей допускаемой подачей (0,01 – 0,005 мм).

4. Диаметр первого зуба d₁ принимаем равным диаметру D₀ предварительно обработанного отверстия d₁= D₀=44,4 мм.

5. Диаметр последнего режущего и калибрующего зубьев

 мм.

 Значение  мм выбрано согласно п. 14 разд. 5.1 [4].

6. Шаги режущих и калибрующих зубьев и число одновременно работающих зубьев выбираем по табл. 5.6: t = 15 мм; z_i = 7.

7. Углы зубьев и для обработки КЧ 37-12 выбираем по табл. 5.9, 5.10 [4]:

; .

8. Поскольку протягиваем заготовку из стали 45, принимаем канавку с плоской спинкой и радиусной передней поверхностью зуба, применяемые при обработке хрупких материалов с образованием стружки надлома. Размеры стружечной канавки выбираем по табл. 5.5 [4]:

q = 2,5 мм; h₀= 2 мм; r= 1 мм; R= 4,5 мм; F_a= 3,14 мм².

Рисунок 4.1 - Канавка с  плоской спинкой и радиусной 

передней поверхностью зуба

 

9. Подъем на черновых секциях по условиям размещаемости стружки в канавках при коэффициенте k_min (табл. 5.7 [4])

 

 мм.

Фактический коэффициент  заполнения стружечной канавки 

(табл. 5.7 [4]).

10. Сила протягивания , где C_p=3000; x=0,73 (табл. 5.13); ; ; (табл. 5.14):

 Н.

Таким образом, Н.

11. Поперечное сечение протяжки по первой стружечной канавке

 мм²;

по хвостовой части  под быстросменный патрон (ГОСТ 4044-70) с диаметром D₁=22 мм.

12. Напряжение в протяжке по первой стружечной канавке

 

для инструментальной стали.

13. Определяем усилие, допускаемое прочностью приваренного хвостовика

,

где F_x – минимальная площадь поперечного сечения хвостовика, F_x = мм²; - допустимое напряжение в материале хвостовика. Для хвостовиков из конструкционных сталей, например 40Х, = 250 МПа.

 Н,

а также усилие, допускаемое  тяговой силой станка тяговой  силой станка с учетом кпд = 0,9, то есть Q = 0,9·60000 = 54000 Н. В дальнейших расчетах принимаем из значений и Q наименьшее, которое обозначим Н.

Количество зубьев в  первой черновой секции z_чс1 = 2, в остальных

.

Принимаем z_чс = 3.

Припуск на черновые секции

.

Количество секций в  черновой части 

.

Принимаем .

14. Определяем максимальную глубину стружечной канавки по допускаемому усилию

,

 мм.

15. Производим распределение припуска. Припуск на переходные зубья А_оп и число секций переходных зубьев i_п принимаем по табл. 5.19 [4], а  на чистовые А_очис – по рекомендациям п.17 [4]: А_оп = 0,06 мм; i_п = 1; А_очис = 0,03 мм.

16. Количество зубьев в черновой секции – . Длина черновой секции

 мм.

17. Принимаем одну переходную секцию по табл. 5.19 [4], подъем на переходную секцию согласно п. 17 [4] мм/зуб.

Длина переходной части 

 мм.

18. Количество чистовых зубьев и их укороченный шаг определяем

 мм;

;

Задний угол на чистовых зубьях .

Длина чистовой части  мм.

19. Длина режущей части мм.

20. Диаметр калибрующих зубьев D₆ = 26,02 мм.

Количество калибрующих зубьев принимаем по табл. 5.15 [4] – 8.

Длина калибрующей части 

 мм.

Задний угол этой части (с ленточкой 0,2 мм) .

21. Определяем тип и размер хвостовика (ГОСТ 4044-70). В нашем случае для хвостовика под быстросменный патрон с автоматическим управлением D₁=22 мм (табл.5.16). Диаметр шейки хвостовика D₂=D₁-(0,3...1,5)=22-1=21 мм.

Рисунок 4.2 - Быстродействующий  патрон для закрепления протяжки

22. Длина протяжки до 1-ого зуба

,

где ; .

Значения Р, , l_пл берутся из паспорта станка. Принимаем Р=95, , l_пл= 60 мм.

 мм; мм.

Значение l_б=30 мм (см. п. 15, разд. 5.1 [4]).

Таким образом, мм.

23. Размеры и форма направляющих частей:

а) передняя направляющая D₄=d₁ с посадкой b7, то есть    D₄=24b7;

длина l₄=l_из= 100 мм;

б) задняя направляющая D₇=D₀ с посадкой f7, то есть D₇=24f7;

длина l₇=0,7l_из=0,7·100 70мм.

24. Общая длина протяжки L_n = l + l₅ + l₆ + l₇ = 239 + 217 + 88 + 70 = 614 мм.

25. Размеры зубьев протяжек приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Размеры зубьев протяжки

№ зуба	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Размер зуба, мм	25,4	25,46	25,52	25,58	25,64	25,7	25,76	25,82	25,88	25,94
№ зуба	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Размер зуба, мм	25,97	26,00	26,01	26,02	26,02	26,02	26,02	26,02	26,02	26,02
№ зуба	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Размер зуба, мм	26,02	26,02

 

 

Технические требования

 

1. Центровые отверстия по ГОСТ 14034-74.
2. Хвостовики протяжек по ГОСТ 4044-70.
3. Материал : режущей части - сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73,

хвостовой части - сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

4. 63...66 HRC режущей части и задней направляющей

61...66 HRC передней направляющей

43...51 HRC переднего хвостовика.

5. Выкружки на зубьях №№9,11,13,15,17,19,21 относительно зубьев

№№10,12,14,16,18,20,22 расположить  в шахматном порядке.

6. Остальные технические требования по ГОСТ 9126-76.

 

3 Проектирование червячной фрезы

 

3.1 Постановка задачи

Спроектировать червячную фрезу  для нарезания прямозубых колес  с углом зацепления _n0=20⁰, m=7 мм, число заходов n₀=3, наибольший диаметр фрезы d_a=200 мм.

 

3.2 Общие сведения

Червячные фрезы применяют  для черновой и чистовой обработки цилиндрических зубчатых колес наружного зацепления с прямым, винтовым и шевронным зубьями, червячных колес и колес внутреннего зацепления. Червячные фрезы для цилиндрических колес согласно ГОСТ 9324-80Е изготовляют трех типов и четырех классов точности: тип 1 – фрезы цельные прецизионные класса точности АА модулей m = 1…10 мм; тип 2 – фрезы цельные общего назначения классов точности A, B, C и D m = 1…12 мм; тип 3 – фрезы сборные общего назначения классов точности A, B, C и D m=8…25 мм.

Этими фрезами обрабатываются колеса 7-11 степеней точности (ГОСТ 1643-81). Размеры фрез m=0,1…1 мм классов точности АА, А и В регламентируются ГОСТ 10331-81.

Червячные фрезы могут  работать с осевой, радиальной, диагональной и тангенциальной подачами. В последнем случае конструкция фрезы снабжается режущей частью длиной, равной двум осевым шагам фрезы, и с углом конуса 20…30⁰. по способу крепления фрезы делаются насадными и хвостовыми. Проектирование фрез заключается в назначении размеров конструктивных элементов, расчете размеров профиля их зубьев и выборе геометрических параметров и производится в следующей последовательности.

Зуборезные  червячные фрезы для цилиндрических колёс изготавливаются четырёх  классов точности: АА, А, В и С  соответственно  для колёс  7, 8, 9 и 10-й степеней точности.

Произведём  расчёт червячной фрезы для нарезания  прямозубых колёс под шевингование с углом зацепления a=20°, m=4,5 К^’ заходов 2 и Æ£150 мм по следующему порядку расчёта:

1. Основные размеры цельных фрез определяем по ГОСТ 9324-80.
2. Рассчитываем профиль зуба фрезы.
• Шаг по нормали:

t_п=p×m×K^’=3,14×4,5×2=28,26 мм,

где К^’ =2 – число заходов фрезы

• Толщина зуба в нормальном сечении на диаметре делительного цилиндра червяка:

S_н=p×m/2=3,14×4,5/2=7,065 мм,

• Высота головки зуба:

h^’= 1.25m = 1.25×4,5 = 5,625 мм,

• Высота ножки зуба:

h^’’= 1,25m = 1,25×4,5 = 5,625 мм,

• Полная высота зуба:

h = 2,5m = 2,5×4.5 = 11,25 мм,

• Радиус закругления головки зуба:

r₁ = 0.25m = 0.25×4.5 = 1,1 мм,

• Радиус закругления ножки зуба:

r₂ = 0.3m = 0,3×4,5 = 1,35 мм,

• Толщина зуба на вершине:

S_a = S_H – 2h’tga_п = 7,065 - 2×5,625×tg20°=2,97 мм,

• Размеры канавок облегчения шлифования профиля:

Ширина канавки:

b₁ = 0,75S_H = 0,75×5,625 = 4,22 мм,

Глубина канавки:

h₃ = 0,5…2,0 мм,

Радиус канавки:

R₃ = 0,6…1,3 мм.

3. Находим геометрические параметры режущей части фрезы.
• Задний угол a_б в нормальном сечении:

tga_б = tga_в × sina = tg10×sin20=0,061

где a_в – задний угол на вершине зубьев, равный 9-11°;

      a - угол зацепления.

      a_б = 3,5°,

• Затылование:

• Дополнительное затылование:

K₁ = (1,2…1,5)K=6,5

• Угол t подъёма винтовой линии червяка на делительном цилиндре:

sint=m/D_t = 4,5/112,25=0,04 Þ t = 2,3°

где D_t =D – 2,5m – 0,25K = 125-11,25-1,25=112,25 - делительный

                                                                                         диаметр.

4. Элементы стружечных канавок фрезы.
• Глубина канавки:

H = h + K + r = 11,25 + 5 + 2=11,95 мм.

• Угол профиля канавки q = 22…25°.

5. Отверстие фрезы под оправку и шпоночный паз выполняем по ГОСТ 9472-70.

6. Вычерчиваем чертёж червячной фрезы с указанием основных технических требований.

 

Технические требования

1. Фреза должна быть изготовлена из быстрорежущей стали.

      2.Твёрдость режущей части HRC 62-65. Фрезы из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более и кобальта 5% и более должны быть выше на 1-2 единицы HRC.