Проведения анализа точности обработки шлицев детали

 

Продолжение таблицы 1.6

1	2	3	4	5	6
Резец токарный проходной  упорный	25×16; φ=90˚	Р6М5	025	3	18894-73
Фреза	Æ75	Р6М5	040	1	9324-80
Резец токарный проходной  прямой	16×10×100; φ=45˚	Т5К10	040	1	18878-73
Фреза	Æ70	Р6М5	045	1	9324-80
Шевер	m = 3,5	Р6М5	050	1	8570-80
Круг ПВК	500×75×305	14А	075	1	2424-83
Круг ПВК	600×75×305	14А	080	1	2424-83
Круг ПВК	500×75×305	14А	085	1	2424-83
Круг ПВК	600×100×305	14А	090	1	2424-83
Резец эльбор левый	Æ8×30	Р6М5	095	1	-
Шкурка шлифовальная	760×50	1Э	100	1	5009-82

 

При обработке заготовок  на анализируемых технологических  переходах используется 24 стандартного инструмента (К_Тс=1,0), и 4 нестандартного (К_Тс=0,75). И так:

 

1.4.5 Методика расчета показателя К_Тш

Указанная на чертеже точность выполнения размеров заготовки может  быть проверена только при условии  определенной максимальной шероховатости  поверхностей, от которых производиться  измерение, поэтому квалитет точности и шероховатость на чертеже детали должны быть согласованы. Величины шероховатости, обеспечивающие измерение размера  с требуемой точностью, приведены  в таблице.

Анализируются шероховатости  поверхностей между которыми проставлен тот или иной размер детали. Если условия, отраженные в таблице, нарушаются хотя бы по одной поверхности, этому  нарушению присваивается балл К_{Тш i}= - 0,25. Анализируются все точные размеры.

Тогда                К_Тш= 1-      (1.4)

При проверке размера 65f7 шероховатость поверхности - Ra = 2,5 мкм не гарантирует точности измерения, поэтому К_{Тш i} = -0,25 и К_Тш= 1- 0,25= 0,75.

Все учитываемые коэффициенты технологичности показаны на таблице 1.7. Построим диаграмму, характеризующая технологичность детали (рисунок 1.5).

Таблица 1.7 -  значения коэффициентов технологичности

КТо	КТф	КТб	КТс	КТш
0,91	0,945	1	0,96	0,75

 

Коэффициент технологичности  конструкции детали:

К_Т = (К_То + К_Тф + К_Тб + К_Тс + К_Тш)/5             (1.5) 

К_Т = (0,91 + 0,945 + 1+ 0,96 + 0,75)/5=0,913.

Степень технологичности  детали составляет 91,3%.

Так как коэффициент технологичности  конструкции детали лежит в пределе  от 0 до 1. Следовательно, деталь признается технологичной.

Рисунок 1.5 - Диаграмма, характеризующая технологичность детали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Определение максимального прогиба вала от вертикальной силы резания при обработке шлицов червячной фрезой

 

2.1 Определение прогиба  вала

Схема определения  прогиба вала показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема для определения прогиба вала

 

Прогиб вала в сечении  приложения фрезы, как резца, расположенном  на расстоянии Х от торца правого  центра [1]:

 
         (2.1)

 

Из формулы (2.1) можно определить прогиб вала. Впервые найдем произвольную функции y_С по Х_Р (0 £ Х_Р £ L):

 

Предполагает, что произвольная функции y_С равна нулю и ищем значения Х_Р:

Þ

или:

 

Мы имеем:

 

 

 

Отсюда прогиб f равен . Это значит максимальный прогиб вала по его середине:

 

где Е – модуль упругости, МПа. Для сталей Е = 2,1.10⁵ МПа.

J – момент инерции сечения заготовки, мм⁴.

 

2.2 Определение момента инерции сечения заготовки

 

Теперь мы пойдем к определению  момента инерции сечения заготовки  J. Момент инерции сечения заготовки подсчитывается по формуле:

J = J₁ – J₂    (2.3)

где J₁ – момент инерции всей сплошной части заготовки, мм⁴;

      J₂ – момент инерции пустой части заготовки, мм⁴.

Рисунок 2.2 – Чертеж заготовки, с ней начинается обработки шлицев на вал

 

а) Момент инерции всей сплошной части заготовки вычисляют по формуле:

 

 

где d_пр1 – приведенный диаметр ступенчатого сплошного вала, мм.

Для деталей с односторонним  утолщением подсчет приведенного диаметра производится по формуле:

 

 

где d_i – диаметр i-го участка вала, мм;

      l_i – длина i-го участка вала, мм;

     L_заг – длина заготовки, мм.

Отсюда:

 

 

 

Тогда мы получим момент инерции всей сплошной части заготовки:

 

 

б) Момент инерции пустой части заготовки:

Аналогично:

 

 

Тогда

 

 

Общий момент инерции сечения  заготовки определяется так:

J = 644370 – 155596 = 488774 мм⁴

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Определение составляющей максимальной вертикальной силы резания

 

3.1 Характер износа червячных зуборезных фрез

 

У червячных зуборезных фрез при нарезании колес зубья  обычно режут двумя или тремя  режущими кромками.

Износ зубьев стандартной фрезы происходит как по передней, так и по задней поверхностям (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Износ зуба червячной фрезы

h₁, h₂, h₃ – ширины износа по задним поверхностям зубьев фрезы вдоль витка, построенные для наиболее характерных точек В и С, лежащих на боковых кромках зуба, и точки К – в середине вершины.

На передней поверхности  вдоль режущих кромок образуются лунки разных размеров. Наиболее глубокая лунка у вершиной кромки ВС. Она несколько отступает от входной режущей кромки СD и приближается к выходной АВ, снижая тем самым прочность ее кромки.

Размеры лунки у входной  кромки меньше, чем у вершинной, у  выходной кромки почти по всей длине  наблюдаются только следы износа. Вблизи вершины зуба происходит резкое увеличение износа с образованием глубокой лунки. Наличие интенсивного стирания этого участка указывает, что образование стружки здесь затруднено.

Износ задних поверхностей вдоль режущего контура происходит также неравномерно. Задняя поверхность  вершинной кромки изнашивается слабо. Ширина фаски износа почти одинакова  и только повышается у уголков. Износ задней поверхности входной кромки увеличивается к вершинной кромке. По абсолютной величине износ задней поверхности входной кромки выше, чем износ задней поверхности у вершинной, хотя последняя срезает более толстые слои.

Наиболее сильно изнашивается задняя поверхность выходной кромки, несмотря на то что толщина среза  мала. Износ локализуется вблизи вершины  в форме треугольника, одна сторона  которого приблизительно равна ширине лунки на передней поверхности. Задняя поверхность остальной части режущей кромки изнашивается слабо.

 

3.2 Рациональная схема резания червячных зуборезных фрез

 

В многих экспериментальных  исследованиях силы резания при  зубофрезеровании колес червячными фрезами  с новыми схемами резания  доказали, что червячный фрезы  с прогрессивной схемой резания имеют высокую стойкость по сравнению со стойкостью стандартной фрезы [2]. Применение прогрессивной схемы резания снижает до минимума деформацию слоев, срезаемых боковыми кромками зубьев.

Рисунок 3.2 – Стандартная схема резания, как профиль зубьев

где α – угол эвольвентного профиля шлица, град. Обычно для фрез для обработки шлицев на валу угол профиля исходного контура равен 30^o [3].

Деформацию срезаемых  слоев боковыми кромками фрез можно  свести до минимума, если нагрузку между  двумя зубьями перераспределить так, чтобы одни зубья работали только боковыми кромками, а другие только вершинными. Такая схема резания названа прогрессивной (рисунок 3.3, а).

На рисунке 3.3 приведена схема резания и профиля зубьев червячной зуборезной фрезы с прогрессивной схемой. Сущность прогрессивной схемы заключается в том, что зубья фрезы вдоль витка с нечетными номерами срезают стружку вершинными кромками, в то время как зубья с четными номерами были завышены и одновременно заужены относительно зубьев с четными номерами, имеющими профиль зубьев стандартной фрезы.

 

 

 

 

 

 

a

б

1 – профиль зубьев  с нечетными номерами;

2 –профиль зубьев  с  четными номерами;

е₁ и е₂ –величины параметров коррекций зубьев для завышения и заужения  соответственно.

Рисунок 3.3 – Схема резания (а) и профили (б) зубьев фрезы с прогрессивной

                         схемой резания:

Характер износа зубьев фрез с прогрессивной схемой совершенно отличный от стандартных. Задние поверхности  вершинных кромок изнашиваются равномерно, ширина полоски износа вдоль кромки одинакова. Полоски износа задних поверхностей боковых кромок вследствие увеличения скорости резания становятся шире к вершинной кромке. При оптимальных значениях е₁ и е₂ износ зубьев как четных, так и нечетных протекает с одинаковой интенсивностью. Медленный износ фрез с прогрессивной схемой по сравнению со стандартными является следствием слабой деформации срезаемых слоев, несмотря на удвоенную их толщину. Это приводит к тому, что стойкость червячной фрезы с прогрессивной схемой резания в 2 – 5 раз выше стойкости червячной фрезы стандартной конструкции [4].

Фрезы с прогрессивной  схемой резания показывают наибольшую стойкость, но имеют один недостаток. У них в профилировании зубьев колеса участвует в 2 раза меньше режущих кромок, что увеличивает огранку. Особенно значительная огранка возникает при зубофрезеровании колес с малым числом зубьев большого модуля. Поэтому фрезы с прогрессивной схемой не могут применяться для окончательной отделочной операции. Они успешно применяются для зубофрезерования колес с последующим шевингованием, шлифованием или чистовым зубофрезерованием.

На заводах с массовым и крупносерийным характером производства принят следующий технологический процесс нарезания зубьев колес: зубофрезерование за один рабочий ход с последующим шевингованием. На этих заводах следует применять вместе стандартные червячные фрезы с прогрессивной схемой резания.

Стойкость фрез с прогрессивной  схемой резания зависит от величин  коррекций зубьев е₁ и е₂. Теоретически величина е₁ у них должна быть равна   а_{3 мах} – максимальной толщине слоя, срезаемого вершинной кромки наиболее удаленного от межосевого перпендикуляра фрез – заготовка зуба фрезы. Величина заужения е₂ высотных зубьев у фрез с прогрессивной схемой должна быть равна а_{б мах} – максимальной толщине срезаемого слоя боковыми кромками того же зуба.

Наибольшая стойкость  наблюдается при определенных оптимальных  параметрах е₁ и е₂. При проведении экспериментов [2] через определенные промежутки времени измеряли максимальный износ задних поверхностей зубьев фрез.  На него с различными схемами резания неодинаково влияет скорость резания. Где условия резания тяжелее, там и скорость больше влияет на износ.

У стандартных фрез износ  шел по задним поверхностям выходных кромок зубьев нормального профиля, а у фрез с прогрессивной схемой резания несколько сильнее истирались задние поверхности зубьев, работающих вершинными кромками.