Проектирование фасонного резца

Содержание

 

I. Проектирование фасонного резца. 4

1. Анализ исходных данных 4

2. Графическое и математическое выражение фасонного профиля 5

обрабатываемой детали. 5

3. Выбор габаритных размеров фасонного резца 7

4. Конструктивное оформление фасонного резца 12

II. Расчет шлицевой протяжки 15

1. Данные для расчета шлицевой протяжки 15

    2. Расчет и конструирование щлицевой протяжки. 17

III. Расчет червячной шлицевой фрезы 39

1. Исходные данные для расчета 39

2. Определение установочных параметров 40

3. Определение конструктивных размеров фрезы 41

4. Расчет профиля зуба червячной фрезы 42

5. Конструктивные параметры зубьв фрезы 45

6. Технические требования к червячной фрезе 48

Списрк использванной литературы 49

 

                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Проектирование фасонного резца.

1. Анализ исходных данных

 

Необходимо спроектировать фасонный резец для обработки  детали, представленной на эскизе.

Рис.1 Обрабатываемая деталь

 

Вариант задания - 5234

Исходные данные об обрабатываемой  детали

Размеры детали

D1 =69мм       D2= 55,5 мм D3= 13 мм      L1=5 мм        L2= 10 мм

L3 = 13 мм      R1=28 мм     D4=62,5 мм    D5=58,5 мм  D6=55,5 мм

D7=53,5 мм    D8=52,5 мм  L4=13 мм       L5=3 мм        L6=6 мм

L7=9,5 мм       D9=49 мм     D10=44 мм     L8=12 мм      L9=10 мм

Материал детали – Сталь 50

Твердость материала детали НВ, МПа – 2364

Обрабатываемая деталь представляет собой тело вращения и имеет цилиндрический, конический, сферический участки и участок, заданный координатами.

2. Графическое и математическое  выражение фасонного профиля

обрабатываемой детали.

 

Графическое и математическое выражение фасонного профиля  обрабатываемой детали определяется относительно координатных осей X и Y. Центр координатных осей 0 находится в точке пересечения левого края детали и ее оси вращения. Координатная ось Y проводится из центра координатных осей 0 перпендикулярно оси X.Фасонный профиль детали на отдельных участках в большинстве случаев состоит из сочетания отрезков прямых линий и дуг окружностей. Координатным способом можно задать фасонный профиль детали, образующая поверхность которой описывается кривыми линиями. Фасонный профиль обрабатываемой детали условно разделяется на отдельные элементарные участки (отрезки прямых линий, дуги окружностей и т.д.), для каждого из которых определяется математическое выражение.

Графическое выражение  фасонного  профиля показано на рисунке 1.

Рис.2 Фасонный профиль детали

Математическое выражение  фасонного профиля:

В интервале 0≤Х≤5 профиль  представляет собой отрезок линии, параллельной оси детали (оси Х), и выражается формулой

Y=27,75.

В интервале 5≤ Х≤13 профиль  представляет собой отрезок линии, заданный по окружности, и выражается формулой

Y= + 6,5

В интервале 13≤ Х≤ 26 профиль  представляет собой отрезок линии, заданной координатным способом, и  выражается формулами:

Y = 31,25    Х= 13

Y  = 29,25   Х = 16

Y = 27,75    Х= 19

Y = 26,75    Х = 22,5

Y = 26,25    Х= 26

В интервале 26≤ Х ≤38 профиль  представляет собой отрезок линии, наклонной к оси детали (ось Х), проходящий через две точки 1и 2 с координатами : точка 1- 26, 24,5; точка 2- 38, 22 – и выражается формулой

Y= + 22- = -0,1875Х+22,1875 = -0,188Х+22,188

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор габаритных размеров фасонного резца

 

Габаритные размеры фасонного  резца выбираются в зависимости  от максимальной глубины Т_max фасонного профиля обрабатываемой детали и коэффициента К, которые определяются по формулам:

Т_max = ,

К = ,

где D_max и D_min – максимальный и минимальный диаметр фасонного профиля обрабатываемой детали

L- общая длина фасонного профиля обрабатываемой детали ( вдоль оси Х).

Т_max = = 12,5 мм

К = = 3,84

 

 

3.1 Выбор габаритных размеров призматического фасонного резца

 

Габаритные размеры призматического  фасонного резца (рис.3) выбираются из таблицы 2.[ 6,стр.10]

Для Т_max = 12,5 и К= 3,84 габаритные размеры фасонного резца следующие

В= 25 мм

Н= 90 мм

Е= 10 мм

А= 30 мм

F= 20 мм

R= 1 мм

Ширина L_р определяется после конструктивного оформления фасонного профиля режущей части резца; угол τ элементов крепежной части фасонного резца принимается равным 60^о; угол β определяется по формуле

β = 90^о – (α+γ)

где α и γ передний и задний углы фасонного резца в зависимости от материала обрабатываемой детали и инструментального материала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Призматический фасонный резец

 

 

3.2 Выбор  переднего и заднего углов  фасонного резца

 

Передний и задний углы выбираются из таблицы 4 [6, стр.12] в зависимости от материала обрабатываемой детали.

При обработке стали  50 НВ = 2364 МПа

γ=12°; α=8°.

β=90°-12°-8°=70°.

3.3 Расчет  глубины  фасонного профиля призматического

фасонного резца

 

Для обработки участка  детали , профиль которого представляет собой отрезок прямой линии, параллельной оси детали, глубина фасонного  профиля резца постоянна для всех значений Х и рассчитывается по формуле

С_р = М) ,

где М –коэффициент, характеризующий отрезок прямой линии, принимается равным b0 [6,с.5,таб.1]

В интервале 0≤Х≤5 М = 27,75 мм

С_р = 27,75*  ) = 27,75* ) = 27,75* *4,519 = 27,75*0,0436*4,5199 = 5,46 мм.

Для обработки участка  детали, профиль которого представляет собой отрезок прямой линии, наклоненной  к оси детали, глубины фасонного  профиля резца для каждого  значения от Х1 до Х2 рассчитывается по формуле

С_р = (NX +Q) ],

где коэффициенты N и Q характеризуют отрезок прямой линии и принимаются равными

N= а3= -0,188

Q= b3= 22,188

Для Х= 26

С_р = (-0,188*26+22,188)] =

=17,3*) = 17,3* = 17,3*(-0,0523)*4,519 = 4,09 мм

Для Х=38

С_р = (-0,188*38+14,875)] =

=7,731*) = 7,731* = 7,731*(-0,1074)*4,519 = 3,75 мм

Для обработки участка  детали, профиль которого представляет собой отрезок линии, заданной  по окружности, глубины фасонного  профиля резца для каждого  значения от Х1 до Х2 рассчитывается по формуле

С_р=(W*B)*sin *,

где коэффициенты S, G, B и W характеризуют отрезок линии и принимаются равными:

S = R = 28

G = a4 = 10

B= d4 = 6,5

W= 1

Для Х= 5

С_р=(1*6,5)*sin

= ( 1* +6,5 )*sin (12- =

= 34,0499*sin(12-7°40´)*4,5199 = 34,099*0,0756*4,5199=11,64 мм

Для Х=13

С_р=(1*6,5)*sin = ( 1* +6,5 )*sin (12- =

= 34,3388*sin(12-7°40´)*4,5199 = 34,338*0,0756*4,5199=11,74 мм

Для обработки участка  детали, профиль которого представляет собой отрезок линии, заданной  координатным способом, глубины фасонного  профиля резца для каждого  значения Х рассчитывается по формуле

С_р = Y) ,

Для Х= 13

С_р = 31,25*)* = 31,25 * sin (12- )*

*=31,25* sin (12- *4,5199 =31,25*0,0640*4,5199= 9,04 мм

Для Х=16

С_р = 29,25*)* = 29,25 * sin (12- )*

*=29,25* sin (12- *4,5199 = 29,25*0,0523*4,5199 = 6,92 мм

Для Х=19

С_р = 27,25*)* = 27,25 * sin (12- )*

*=27,25* sin (12- *4,5199 =27,25*0,0436*4,5199 =  5,37 мм

Для Х = 22,5

С_р = 26,75*)* = 26,75* =26,75*0,0378*4,5199 = 4,57мм

Для Х = 26,0

С_р = 26,25*)* = 26,25 * sin (12- )*

*= 23,25*sin (12- *4,5199 = 26,25*0,0349*4,5199  = 4,36 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Конструктивное оформление фасонного резца

 

Построение фасонного  профиля резца производится координатным способом. Для призматического фасонного резца координатами являются глубина Ср фасонного профиля резца и размер Х вдоль оси обрабатываемой детали.

Ширина Lр фасонного профиля обрабатываемой детали  (вдоль оси детали); Т1иТ2  - размеры, определяющие дополнительные упрочняющие кромки фасонного профиля резца. Так как у нас деталь изготавливается из штучной заготовки, то Т1=Т2.

Lp = L+2T2

T2 = T3+T4

где Т3 – размер принимается равным 1…2 мм, Т4 принимается равным 2…3 мм.

Принимаем Т3 и Т4 равным 2 мм.

Lp = 48+2*4 = 54 мм

 

Размер Т5 выбирается из соотношения

Т5≤ Тmax

где Тmаx – максимальная глубина фасонного профиля обрабатываемой детали

Т5≤ 12,5мм

Принимаем Т5 = 12 мм

Размер Т6 принимаем равным Т5 с перекрытием на 2…3 мм.

Т6 = Т5+3

Т6 = 12,5+3=15 мм

Уголы принимаем равными 15°.

Рис. 4  Фасонный профиль резца

 

Фасонные резецы с шириной Lp˃ 15 мм изготавливаются составными. В составном призматическом В составном фасонном резце режущая часть имеет следующие размеры:

высота – (0,5…0,6)Н = 0,5*·90=45 мм;

ширина – L_р= 52 мм

толщина – (0,6…0,7)В = 0,7*25 = 17,5 мм

Твёрдость фасонного резца:

а) режущая часть из быстрорежущей  стали – HRC, 62…65;

б) крепёжная часть –  HRC, 40…45.

Параметры шероховатости  поверхностей фасонного резца:

а) передней поверхности и  фасонной задней поверхности – Ra≤0,32 мкм;

б) посадочных поверхностей крепёжной части – Ra≤1,25 мкм;

в) остальных поверхностей – Ra≤2,5 мкм.

Предельные отклонения глубины фасонного профиля принимаются ±0,01 мм, ширины фасонного профиля резца принимаются в зависимости от её допуска, т.е. ±1/2Т_р.

Допуск на ширину фасонного  профиля резца определяется по формуле 

Т_р=(0,5…0,7)Т_s,

где Т_s - допуск на ширину фасонного профиля обрабатываемой детали.

Предельные отклонения других размеров фасонного резца принимаются:

а) для вала – h12;

б) для отверстия – Н12;

в) для остальных – ±1/2IT12.

Предельные отклонения углов:

а) передний γ и задний α углы ±1°;

б) угол крепёжной части  τ=±30´;

в) остальные углы ±1,5°.

Комплексная проверка крепёжной  части фасонного резца производится по размеру П (с точностью 0,05 мм)

 

где d – диаметр калиброванного ролика, d=Е=10 мм.

= 30+10*(1+1,7321)-2*10*0,5774 =

=45,74 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Расчет шлицевой протяжки

1. Данные для расчета  шлицевой протяжки

1.1 Исходные данные

 

Задание - ХТФ

Отверстия шлицевой втулки  ПхdхВхb – b-6x28H11x32H12x7F8.

Длина втулки l, мм – 50.

Шероховатость поверхности  Ra – d,D – 2,50; b – 2,5.

Марка материала втулки –  сталь 35Г2.

Твердость, НВ – 290.

Модель станка -7В57.

Технические параметры станка:

номинальная сила тяги Р_ст, кН -400;

наибольшая скорость рабочего хода V_рх, м/с – 0,10;

длина хода рабочей каретки L_хк, мм – 2000;

тип патрона – быстросменный  автоматический;

минимальный размер от торца  до первого зуба протяжки L_{хз min},мм – 200+h.

Способ центрирования  – по боковым поверхностям зубьев.

Заготовка – штамповка  в нормализованном состоянии.

Тип производства – массовый.

Эскиз лицевой втулки представлен  на рис.5. Размеры, предельные отклонения и шероховатость поверхности находим по [4].

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Эскиз шлицевой втулки

 

1.2 Определение диаметра отверстия заготовки

 

Перед протягиванием заготовка  должна иметь сквозное отверстие. Его  диаметр и точность зависят от принятого метода протягивания и  заданного способа  центриования деталей. При центрировании по b применяем раздельный метод протягивания, поэтому отверстие в заготовке обрабатываем окончательно до требуемого внутреннего диаметра шлицевого отверстия, то есть

d₀=d

где d₀ – диаметро отверстия ло протягивания, мм

d – внутренний диаметр шлтцевого отверстия, мм.

Точность диаметра - .

Метод обработки отверстия  – шлифование.

Сталь 35Г2 при твердости  290 НВ относится к IV группе обрабатываемости.

При центрировании по боковым  поверхностям при Ra≤2,5 группа качества поверхности – 1

2. Расчет и конструирование щлицевой протяжки.

2.1 Выбор конструкции шлицевой протяжки

2.1.1Выбор типа протяжки

 

Выбор типа протяжки зависит  от заданного способа центрирования  со-единения и требований к шлицевому отверстию

При центрировании по боковым  поверхностям шлица b, когда внутреннее отверстие втулки окончательно обработано на предшествущей операциии, ис-пользуется протяжка типа Ф-Ш. Протяжка этого типа имеет фасоночные и шли-цевые зубья. Фасоночные зубья служат для обраования фасок, шлицевые – для получения шлицевых пазов.

Для получения боковых  поверхностей щлицев 1-й группы качества протяжка изготовляется с бреющими шлицевыми зубъями.

 

 

2.1.2 Выбот материала протяжки

 

Основным материалом режущей части протяжки предусмотрена быстрорежущая инструментальная сталь Р6М5 ГОСТ19265-73.

 

 

2.1.3. Выбор типа хвостовика и его размер

 

Согласно ГОСТ7943-78 протяжки из быстрорежущей стали Ø18 и более должны быть сварными или с механическим креплением хвостовика.

Выбираем сварное крепление  хвостовика.

Для быстросменных патронов хвостовик должен быть типа 2 исполнения 1 ГОСТ4044-70 (рис.6). Его размеры найдем их таблицы 4[ 6, стр.28 ]. Диаметр d₁ выбираем меньшим, ближайшим к диаметру отверстия до протягивания d₀.

d₁ = 25е8               d₂ = 19а11                  d₃ =

l₁ = 21мм              l₂ = 25мм                    l₃ = 16мм      

l₄= 120 мм             R₁ = 0,3мм                   R₂ = 1,0 мм      C = 1,0мм

 

Рис. 6. Хвостовик

 

 

2.1.4.Определение количества чистовых и калибрующих зубьев, припуск на чистовые зубья

 

Количество чистовых зубьев на шлицевой Zшл части протяжки , а так же количество групп (секций), состоящих из двух зубьев, и подачи на них Sшч определим в зависимости от группы качества поверхностей по таблице 5 [6,стр.29].