Проектирование фасонного резца

Для 1 группы качества поверхностей и подачи Sшч = 0,02мм количество групп из 2-х зубьев – 2, общее количество чистовых зубьев – 10, припуск на диаметр на чистовые зубья А – 0,14 мм, количество калибрующих щлицевых Zшч зубьев принимаем равным 4.

 

 

2.1.5. Определение значений углов зубьев

 

Значения передних углов черновых γ_о, чистовых γ_ч и калибрующих γ_к зубьев определяем в зависимости от группы обрабатываемости материала заготовки по табл.6 [6,стр. 29].

1 Передний угол зубьев:

черновых γ_о=18°;

чистовых γ_ч=20°;

калибрующих γ_к=20°.

2 Задний угол зубьев:

черновых α_о=3°;

чистовых α_ч=2°;

калибрующих α_к=1°.

Для бреющих зубьев назначаем передний угол γ_б = 0^о, задний угол – α_б = 2^о30´ . Угол наклона режещих кромок назначаем после расчета силы резания.

 

2.2. Назначение режимов обработки

 

2.2.1.Выбор  смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

 

Протягивание производим с обязательным применениес СОЖ. Эмульсии обеспечивают меньшую шороховатость  обработанных поверхностец, но несколько увеличивают силу резания и снижают наработку протяжки по сравнению с маслами. Из таблицы 7 [6,стр.31] выбираем - 5%-ная эмульсия из эмульсола Укринол - I ТУ 38–101187–76 (условное обозначение А).

Выбранную СОЖ подаем в  зону резания свободно подающей струей с двух сторон – на входе и  выходе протяжки. Расход СОЖ 0,15…0,40 литров в секунду.

 

 

2.2.2. Определение скорости резания протяжкой

 

Скорость резания протяжкой  из быстрорежущей стали Р6М5 назначаем по таблице 8 [6,стр.32].

При массовом типе производства, 1-ой группе качества обрабатываемой по-верхности и IV-ой группе обрабатываемости скорость резания при протягивании принимается V= 0,05 м/с.

Протяжной станок должен обеспечивать установку выбранной скорости резания . Проверяем выполнение условия V≤V_px

0,05≤0,1

Условие выполнимо. Принимаем скорость резания V= 0,05 м/с.

 

 

2.2.3.Определение наработки чистовых зубьев

 

Наработка протяжки между  отказами измеряется в метрах суммарной  длины протянутых поверхностей. Она  зависит от свойства материала протяжки и заготовки, от скорости резания  и подачи, от принятой схемы резания, геометрии зубьев, от требований к протягиваемым поверхностям и других факторов. Наработку чистовых зубьев определяют по формуле

Т_мч =

Значения  C_т,X,Y находим по таблице 10 [6,стр.33] в зависимости от группы обрабатываемости материала заготовки

C_т = 0,8   X= 0,67    Y=0,4

Т_мч = = 28,47 м

 

 

2.2.4. Определение подачи на черновые зубы

 

Наработка до отказа протяжки в целом зависит от соотношения  наработок ее черновой и чистовой частей, зависящих, в свою очередь, от подач на черновые и чистовые зубья. Наиболее выгодной является назначение такой подачи на черновые зубья, при которой черновая часть имеет такую  же или несколько большую наработку, чем чистовая часть. Допустимую подачу на черновые зубья S₀ шлицевой и фасочной частей протяжки находим по таблице 11 [6,стр. 34] в зависимости от назначенной скорости резания.

S₀ = 0,16 м/с

Наработка черновых зубьев, м

 

С_Т=1,1; х=0,79; у=0,36;

 

Проверяем условия равной наработки

Т_мо≥Т_мч

22,68≥28,47.

Условие не выполняется.

В этом случае назначим меньшую подачу подачу S₀ = 0,08 м/с

 

Проверяем условия равной наработки

29,11≥28,47.

Условие выполняется.

 

 

2.2.5. Определение подачи и припуска на бреющие зубья

 

Подачу на каждую сторону  бреющих зубьев, принамая их наработку  равной чистовым, находим по формуле

 

Значения  Х и Y находим по таблице 12 [6,стр.35].

= 2,31     Х = 0,48     Y= 0,57

  = 0,34

S_Б = 0,15 м/с

Количество бреющих зубов находим из таблицы 13 [6,стр.35]

Z_б = 2

Определяем припуск на бреющие зубы

А_Б = 2S_БZ_Б

А_Б = 2*0,15*2 = 0,6 мм

2.3. Определение глубины стружечных канавок

 

2.3.1.  Определение глубины по условию размещения стружки.

 

Стружечная канавка должна иметь профиль и размеры, достаточные для свободного размещения образующейся стружки.

Для определения глубины  стружечной канавки используем коэффициент  помещаемости стружки k=, показывающий отношение площади активной части стружечной канавки в продольном сечении F_k = πh²/4 к площади сечения слоя материала, срезаемого одним зубом протяжки F_м = S₀l.

Рекомендуется принимать  k=3. Расчетную глубину стружечной канавки для размещения стружки определяем по формуле

h_р = 1,13*

h_р = 1,13* = 1,13*4,9=3,91

за глубину профиля  канавки h_р по условию размещения стружки принимаем значение, указанное в табл. 14 [6,стр.36], округляя расчетное значение в большую сторону.

h_р=4 мм

 

 

2.3.2. Определение глубины по условию жесткости протяжки

 

Глубину стружечной канавки, допускаемую условием обеспечения  жесткости протяжки, определяем по зависимости:

h_ж ≤0,2d₀                                     0,2d₀ = 0,2*28 = 5,6         h_ж ≤ 5,6

Полученное значение    h_ж округляем до ближайшего меньшего, имеющегося в табл. 14 [6,стр.36].         h_ж = 5,0мм

 

 

2.3.3.Определение номера профиля черновых зубьев

 

Сравниваем между собой  глубины канавок h_р и h_ж и принимаем для дальнейших расчетов наименьшее значение. В нашем случее h_ж ˃ h_р. Принимаем для расчетов h=4. Номер профиля – 7.

2.4. Определение диаметра продольного профиля зубьев.

 

Шаг t₀ и размеры других элементов черновых зубьев фасочной и шлицевой частей протяжки в продольном сечении определяем по номеру профиля из таблицы 14 [6,стр36].

t₀ = 10 мм  h₀=4 мм   a₀=3,5 мм     R₁ = 2,0 мм    R₂ = 6,0 мм

Шаг t₄ и размеры остальных элементов чистовых и калибрующих зубьев определяем по номеру профиля, на три единицы меньшему, чем профиль черновых зубьев – номер профиля 4.

t₄ = 6 мм  h₄=2,5 мм    a₄=2,0 мм     R₄ = 1,3 мм    R₄ = 4,0 мм

 

Рис. 7. Параметры продольного  профиля зуба

 

 

2.5. Рассчет максимального усилия протягивания.

 

Усилие протягивания, допускаемого прочностью опасного сечения режущей  части протяжки:

Р_р.ч. =

Где d_оп – диаметр опасного сечения по впадине,мм d_оп = d₀-2h₀ = 28-8=20 мм

- предел прочности материала  протяжки, Н/мм²

Уусилие протягивания, допускаемое  прочностью опасного сечения хвостовика

Р_хв. =

Где d₂ - диаметр опасного сечения хвостовика,мм

- предел прочности материала  протяжки, Н/мм²

Расчетные значения предела  прочности на разрыв принимаем:

Для марки стали Р6М5 = 350 н/мм, для стали 40Х - = 300 Н/мм

Усилие протягивания, допускаемое  приводом станка

Р_пр = Рст*η

Где η – коэффициент полезногодействия (принимаем η = 0,9)

Р_рч = * 350 = 109900 Н

Р_хв = * 300 = 85015 Н

Р_пр = 400*0,9 = 360 кН = 360000Н

Наименьшее значение из найденных  принимаем за дпустимое максимальное усилие протягивания Р_max = 85015 н.

 

2.6. Рассчет количества зубьев в группах

 

Количество зубьев в группах определяем для черновых зубьев фасочной и шлицевой части протяжки.

Количество зубьев в группах, исходя из максимального усилия протягивания, рассчитывается по формуле

Z_c =

где q₀ – удельная осевая сила резания, приходящая на на 1 мм длины режущей кромки зуба, Н/мм [ 6,стр.40, табл. 15]

Вmax – наибольшая ширина режущего сектора зуба, мм

Z_р – количество зубьев, одновременно участвующих в резании

К_р- поправочный коэффициент, учитывающий условия работы

n- колическтво шлицев

Наибольшая ширина режущих секторов зубьев для протяжки типа Ф-Ш:

фасочных:

В_{ф max}= b+2

В_maх= 7+2*0,3 = 7,6 мм

шлицевых:

В_{ш max} = b+ ЕS_в 

Где ЕS_в – верхнее отклонение ширины шлицевого паза

В_{ш max} = 7+ 0,035 = 7,023

Проверяем выполнение условия 

В_max≤В_доп,

где В_доп – допустимая ширина режущего сектора зуба без разделения стружки [6,стр.40, табл.16]

При длине протяжки 25-50 мм допустимая ширина – 9 мм, условие выполняется.

Количество зубьев, одновременно участвующих в резании

Z_р = + 1

Z_р = + 1 = 6

Значение поправочного коэффициента находим из таблицы 17 [6,ср.41   ]

К= 1*1*1,2*1 = 1,2

Количество зубьев в фасочной части

Z_c = = 0,63 принимаем 1

Количество зубьев в шлицевой  части

Z_c = = 0,62 принимаем 1

 

2.7. Проверка протяжки на прочность

 

Осевую силу резания, действующую  на фасочные и шлицевые зубьяя в процессе резания, определяем по формуле

Р = q₀K_p

где - суммарная ширина режущих частей зубьев, мм

здесь

=В_maxnZ_p/Z_c

Осевая сила резания, действующая  на фасочные зубья

= 7,6*6 *6/1 = 273,6 мм

Р = 176*1,2*273,6= 57784,32Н

Осевая сила резания, действующая  на щлицевые зубья

= 7,023*6*6/1 = 252,828 мм

Р = 176*1,2*252,828= 53397,27Н

За расчетную силу резания  принимаем большее значение Р_р = 57784,32

Проверяем соблюдение условия  Р_р<Р_max

57784,32<85015

Условие соблюдается.

 

2.8. Определение угла наклона бреющих зубьев

 

Угол наклона бреющих  зубьев выбираем из значений, указанных  в таблице 18 [6,стр.42]. Рекомендуемый угол = 70⁰.

Определяем силу резания  на бреющих зубьях по формуле

Р_Б = q_обnZ_PS

где q_об - удельная сила резания, приходящая на на 1 мм длины наклонной режущей кромки, Н/мм [6,стр.42,табл.18]

Z_PS – количество бреющих зубьев, одновременно участвующих в резании

Z_рs = + 1 = + 1 = 9,33 округляем до 9

Р_Б = 95*6*9* = 18561,24Н

Максимальная сила резанияя должна быть меньше максимального усилия протягивания. Проверяем условие

18561,24<85015

Условие выполняется.

 

2.9. Рассчет припусков на протягивание

 

При протягивании протяжкой  типа Ф-Ш припуск удаляется в  последовательности

А_ф →Ф_шо→А_шч→А_Б

Припуск, срезаемый фасочными  зубьями

А_ф = D_ф-d₀, мм

Где D_ф = диаметр пследнего фасочного зуба, мм

D_ф = d_min+2*+0,4

Где d_min – минимальный внутренний диаметр отверстия

D_ф = 28+2*0,3+0,4 = 29 мм

А_ф = 29-28 = 1 мм

Припуск, срезаемый шлицевыми черновыми зубьями

А_шо = D_max- (D_ф + А_шч-0,1), мм

Где D_max – максимальный наружный диаметр шлищевого отверстия

А_шч – припуск на шлицевые чистовые зубья

А_шо = 32-(29+0,14-0,1) = 2,76мм

А_Б = 0,6 мм

 

2.10. Расчет количества зубьев протяжки

 

У протяжки типа Ф-Ш зубья располагаеюся в указанной ниже последовательности, при этом их общеек оличество равно

Z_общ =  Z_ф+ Z_шо+ Z_шч+ Z_шк + Z_Б

Количество фасочных зубьев определяем по формуле

Z_ф = i_фZ_сф

Где i_ф – количество секций (групп) фасочных зубьев

Z_сф – количество зубьев в секции

Предварительное количество секций фасочных зубьев

₌ А_ф/2S₀

_{= 1/2*0,}08 = 6,26

округляем до ближайшего меньшего целого

₌ 6 – количество секций, срезающих основную часть припуска

остаточный припуск находим  по формулу 

А_Фост = А_ф - 2S₀

А_Фост = 1-2*0,08*6 = 0,04 мм

Для удаления вводим дополнительную секцию, которую располагаем в  начале секций, при этом подача не нее

S_{0 доп} = А_{Ф ост}/2

S_{0 доп} = 0,04/2=0,02мм

Тогда окончательное количество секций фасочных зубьев

i_ф =

i_ф= 6+1=7

количество фасочных зубьев

Z_ф = 7*1=7 шт

Количество шлицевых черновых зубьев

Z_шо = i_шоZ_сш

где i_шо – количество секций шлицевых черновых зубьев

Предварительное количество шлицевых черновых зубьев

_{= Ашо}/2S₀

₌ 2,76/2*0,08 = 17,25

округляем до ближайшего меньшего целого

₌ 17 – количество секций, срезающих основную часть припуска

остаточный припуск находим  по формулу 

А_Фост = А_шо - 2S₀

А_Фост = 2,76-2*0,16*8 = 0,04 мм

Для удаления вводим дополнительную секцию, которую располагаем в  начале секций, при этом подача не нее

S_{0 доп} = А_{Ф ост}/2

S_{0 доп} = 0,04/2=0,02 мм

Тогда окончательное количество секций шлицевых черновых зубьев

i_ф =

i_ф= 17+1=18

количество шлицевых черновых зубов

Z_шо = 18*1=18

Количество чистовых щлицевых зубьев

Z_шч =2i_шч

где i_шч – количество секций шлицевых чистовых зубьев

Z_шч =2*2 = 4

Количесво калибрующих шлицевых зубьев - 4

Количество бреющих зубов - 2

Общеее количество зубов

Z_обш = 7+18+4+4+2=35 шт

 

2.11. Расчет диаметров зубьев протяжки при одном зубе в секции

 

Диаметры калибрующих шлицевых зубьев D_шк = D_max = 32,250 мм

Диаметр всех бреющихзубьев D_б = D_max = 32,250 мм

Диаметр последнего чистового  шлицевого зуба

Диаметр последнего фасочного зуба

Диаметры предшествующих чистовых и черновых шлицевых и фасочных зубьев, мм   

 

где - диаметр последнего (последующего) зуба шлицевой или фасочной частей протяжки, мм;

- подача на сторону чистовых  или черновых зубьев, мм.

Диаметры фасочных зубов

Номер зуба	1	2	3	4	5	6	7
Диаметр	28,04	28,2	28,36	28,52	28,68	28,84	29