Проектирование фасонного резца

 

Диаметры шлицевых зубов:

черновых

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
29,37	29,53	29,69	29,85	30,01	30,17	30,33	30,49	30,65	30,81	30,97	31,13	31,29	31,45	31,61	31,77	31,93	32,09

 

чистовых

1	2	3	4
32,25	32,25	32,25	32,25

 

2.12. Расчет выкружек на прорезных зубьях

 

На прорезных зубьях секции делаем выкружки. Их количество равно количеству пазов на шлицевой втулке. Поэтому на каждом зубе образуются две криволинейные кромки.

Ширина режущих секторов на прорезных фасочных и шлицевых зубьях

Б_ф=Б_ш=В_max -2*_п

Где *_п – ширина фаски прорезных зубьев, мм.[6,стр47,табл.19]

Б_ф = Б_ш=7,035-2*1 = 5,035 мм

Ширину выкружек на фасочных и щлицевых прорезных зубьях определяем по формулам

W_ф= - Б_ф

W_ф= -5,36 = 9,585 мм

W_ш= - Б_ш

W_ф= – 5,35 = 9,585 мм

Радиус шлифовального  круга Rк или образование выкружек и радиус самих выкружек Rв находим по таблице 20 [6,стр.47].

фасочной выкружки

Rк = 25

Rв = 30

 

2.13. Определение параметров поперечного профиля зубьев

 

Боковые кромки фасочных зубьев имеют уголнаклона , равный углу фаски шлицевого паза, т.е 45^о, и расположены от ценра зуба на расстоянии Н. Расстояние до боковой кромки на последнем фасочном зубеопределяем по формуле

Н=

Н= =14,065*) =

= 16*0,8536 =12,00 мм

При наличии бреющих зубов  ширина щлицевых черновых, чистовых и калибрующих зубьев равна

В= b+2/3ES_в-А_Б

В= 7+2/3*0,35 -0,6 = 6,63 мм

Ширина последнего бреющего зуба

В_Б= b+2/3ES_в

В_Б = 7+2/3*0,35= 7,23

Ширина предшествующих бреющих  зубьев

В_Бi-1 = В_Бi -2S_Бi

Где В_Бi –ширина последуещего i-го бреющего зуба, мм

S_Бi – подача на сторону i-го бреющего зуба

В_Бi-1 = 7,23-2*0,15 = 6,93 мм

Диаметры впадин между  фасосочными и шлицевыми зубами у протяжек типа Ф-ш

D_{вф =} D_вШ = d₀-ES_d

D_вф = 28-0,130=27,870 мм

В местах сопряжения боковых  поверхностей зубьев и впадин прорезаем  канавки 0,5х0,8 мм

 

2.14. Определение длины протяжки

 

Общую длину протяжки определяем по формуле

L = L_хв+ L_р+ L_зн

Минимальный размер хвостовой  части L_хв находим в зависимости от модели протяжного станка

L_хв =200мм

Длина рабочей части протяжки типа Ф-Ш

L_р = L_ф+ L_шо+ L_шч+ L_шк+ L_Б

где L_ф -длина части протяжки с фасочными зубьями

L_шо  - длина части протяжки с шлицевыми черновыми зубьями

L_шч - длина части протяжки с шлицевыми чистовыми зубьями

L_шк - длина части протяжки с шлицевыми калибрующими  зубьями

L_Б - длина части протяжки с бреющими зубьями зубьями

L_ф = t₀*Z_ф

L_ф = 6*7= 42 мм

L_шо = 6*18 =108 мм

L_шч= 6*4 = 24 мм

L_шк = 6*4=24 мм

L_Б = 6*2 = 12 мм

L_р = 42+108+24+24+12 = 210 мм

L_хв = L₁+L_нк+L_пн

L_зн – длина задней направляющей

L_зн = (0,75…1,0)D_зн

Где D_зн=d – диаметр задней направляющей

L_зн = 1*28 = 28 мм

Длина передней направляющей

L_пн = l = 50 мм

Ее диаметр

D_пн = d₀ = 28 мм

Длина направляющего конуса

L_нк = 15…30 мм

Принимаем L_нк = 15 мм

L = 140+15+50+210+28 = 443 мм

Проверяем выполнение условий, органичивающую общую длину протяжки:

- по длине хода рабочей  каретки

L_зн < L_хк

443<2000 – условие выполняется

- по жесткости протяжки

L/d ≤ 40

443/28 = 17,53

17,53≤40  - условие выполняется

- по технологическим ограничениям

L ≤ 1500 мм

443 ≤ 1500 – условие выполняется.

 

2.15. Установление технических требований  и эксплуатационных показателей  шлицевых протяжек

 

2.15.1. Назначение технических требований  к протяжке

 

Технические требования на зготовление протяжки назначаем согласно ГОСТ7943-78.

1. Твердость элементов протяжки должна быть:режущей части, задней направляющей HRC 62...65,передней направляющейи HRC 42...56, хвостовика HRC 42...50.

2.Центровые отверстия по ГОСТ 14034-74.

3.Ширина цилиндрической ленточки f на калибрующих зубьях должна быть равномерной в пределах 0,2...0,5 мм.

4.Ширина ленточки на бокоых сторонах зубьев не должна быть более 1,0 мм. допускается форма зуба безленточки.

5. Предельные отклонения  общей длины протяжки длиной  до 1000 ± 3мм, свыше 1000±4 мм.

6.Предельные отклонения глубины впадин зуба ±Т14/2

8.Неуказанные предельные  отклонения: Н14, h14, ± .

9. Предельные отклонения  углов: переднего угла всех  зубьев +2°,-1°; заднего угла черновых зубьев ±30´, чистовых ±30´, калибрующих ±15´, заднего угла выкружек ±1°, угла поднутрения вспомогательной режущей кромки ±1°.

9.Остальные технические  требования по ГОСТ7943-78.

 

 

2.15.2.Расчет нормативной наработки протяжки

 

Наработку частей протяжки определяем по формуле

Т_мн = Т_мчК_ткК_трК_тэК_тмК_тдК_то

Где Т_мч – рассчетная наработка чистовых зубьев, м

К_тк,К_тр,К_тэ,К_тм,К_тд,К_то – поправочные коэффициенты [6, стр.54,табл. 26 ]

Т_мн = 37,56+0,6+0,7+1,0+1,0+1,0+1,0 = 42,86 м

 

 

2.15.3. Расчет количества протягиваемых деталей

Количество протягиваемых  деталей, соответствующих наработке  до отказа протяжки, определяем по формуле

П_д = Т_мн*10³/l

П_д = 42,86*10³/50 = 857 шт

 

 

 

 

2.15.4. Определение основного времени операции протягивания

 

Т₀ =

 

Где L_рх –длина рабочего хода

L_рх = L_п+l+(30..50)

L_рх = 443+50+30 = 523 мм

i- число рабочих ходов

К₁ – коэффициент, учитывающий условия обслуживания протяжного станка

К_об – количество одновременно обрабатываемых заготовок

Т₀ = = 0,219 мин

 

 

2.15.5 Определение показателей для восстановления протяжки

 

Заточку протяжки производим с целью восстанвления режущей способности, обеспечивабщей требуемое количество обрабатываемых поверхностей и наработку между отказами.

Изношенную протяжку затачиваем по передней поверхности зубьев конической поверхностью шлифовального круга тарельчатой или чашечной формы.

 

Угол наклона оси шпинделя шлифовальной головки заточного  станка находим по формуле

 =

Где ξ – угол наклона  образующей конической поверхности  шлифовального круга

Принимаем ξ = 15^о

γ – передный угол затачиваемого зуба

15^о+10^о = 25^о

Диаметр шлифовального круга  определяется по формуле

Dкр= D

Dкр = 32* * = 32*0,2588/0,1736* (1-0 ,156 * *1,66) = 47,7**0,74 = 35,3 мм

Для заточки зубьев используем шлифовальный круг с характеристиками:

материал  - электрокорунд  белый марок 22А, 23А,24А или монокораунд  марок 43А,44А;

 зернистость 40…16;

твердость С1…С2;

связка керамическая;

структура 4…6.

Скорость резания при  заточке V_з =18…25 м/мин, окружная скорость протяжки V_ос = 1…3 м/мин, глубина резания t= 0,03…0,05 мм.

Глубину допустимого стачивания М зубьев протяжки, глубину стачивания m за одну переточку и количество переточек n_з находим по таблице 27 [3, стр.57].

М_черн = 1,0, m_черн = 0,05, n_черн = 20

М_чист = 0,8,  m_чист = 0,08, n_чист = 20

Основное время заточки  в минутах

Т₀ =

Где i_з – m/t – число рабочих ходов

Т0 = = 0,82 мин

 

 

 

 

III. Расчет червячной шлицевой фрезы

1. Исходные данные для расчета

 

Вариант задания – 40В

Рассчитать червячную  фрезу 10х36х45.

Число зубьев Z = 10

Номинальный размер внутреннего  диаметра d₁=d=36 мм

Номинальный размер паружного  диаметра d_е =D= 45 мм

Исполнение В

Способ центрирования - центрирование  по наружному диаметру и боковым  пверхностям зубьев (точность b по d10)

Ширина зуба b=7 мм

Ширина фаски с=0,4 мм

Точность червячной фрезы – В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение установочных параметров

 

Радиус начальной   окружности (рис.   ) определяем по формуле

= , мм

Где R_ф – радиус окружности начала фаски на шлицевом валу

R_ф =

Здесь b и с – соответственно ширина шпоночного выступа и фаски, мм

Их размеры определяем по [4].

R_ф = мм

= = = 21,99 мм

Угол γ_в характеризует профиль шлицевого вала. Определяем его по формуле

 

 

= 0,1591

Прнимаем по приложению 4 [6] ближайшее меньшее значение

=0,1564

И уточняем значение радиуса  начальной окружности Rн = b/(2)

Rн = 7/(2*0,1564) = 22,37 мм

Угловой параметр = arcsin [b/(2)]

= arcsinus 7/(2*22,37) = arcsin 0,1564 = 9°

 

 

 

 

 

 

3. Определение конструктивных размеров фрезы

 

Конструкция червячной фрезы  для обработки шлицевого вала с прямобочным профилем показана на рис.   . Ее основные конструктивные размеры определяем по таблице 1 [6, стр97], исходя из заданныых размеров изготовляемого шлицевого вала.

D_е = 90мм      L= 70 мм        a= 5 мм           d= 32 мм      D₁ = 50мм    n= 10

k = 6,0 мм      b₁ = 8 мм      c₁= 34,8 мм   R = 0,9 мм    R₁=1,5 мм    d₁= 33 мм            

l = 20мм

Угол подъема начальной  винтовой линии фрезы определяем по формуле

 

Где Рпо – нормальный шаг  зубьев фрезы, Р_по = (2πR_н)/z

Dни – начальный диаметр фрезы, мм D_ни = D_е-2h-k/2

Здесь h – высота профиля зуба фрезы,мм, h = R_н-d₁/2

k- размер затылования зуба фрезы, мм

Р_по = (2*3,14*22,37)/10 = 14,09 мм

h = 22,37-36/2 = 4,37 мм

D_ни = 90-2*4,37 -6/2 = 78,26 мм

= = 3°12´

Осевой шаг зубьев фрезы

Р_хо = Р_по/соs

Р_хо = 14,09/cos3°12´ = 14,09/0,9984 = 14,11 мм

Шаг винтовой стружечной канавки

Т_к = Р_хо/tg²

Т_к = 13,84/ tg²3°12´= 14,11 /0,0034= 4150 мм

 

 

4. Расчет профиля зуба червячной фрезы

 

4.1. Определение способа расчета профиля зуба фрезы

 

При расчете профиля зуба червячной фрезы используются три  способа:

1. расчет наивыгоднейшей  дуги окружности, заменяющей теоретический  профиль зуба фрезы;

2. расчет координат точек  профиля зуба фрезы по профилю зубчатой рейки;

3. рассчет координат точек  профиля зуба фрезы по точному  способу.

Первый способ расчета рекомендуется при выполнении условия

h≤0,2Rн

проверяем

4,37 ≤ 0,2*22

4,374,4

Условие выполняется.

Применяем первый способ рассчета.

 

 

4.2. Расчет наивыгоднейшей дуги окружности, заменяющей теоретический профиль зуба фрезы

 

Схема построения профиля зуба фрезы при этом способе рассчета показана на рис.8 

Рис.8. Схема построения профиля зуба фрезы способом расчета наивыгод-нейшей дуги окружности, заменяющей теоретический профиль зуба фрезы.

 

Рассчетную относительную  ординату крайней точки профиля  зуба фрезы определяем по формуле

y= 0,9h/R_н

y = 0,9*4,37/22,37 = 0,1758 мм

Рассчетная относительная абцисса крайней точки профиля зуба фрезы

х = α--cosα(sinα - sin

где α и измеряются в радианах

Угловой параметр α находим  по формуле

sinα = 0,5(sin )

sinα = 0,5*(sin 9°+ )=0,5*(0,1564+ =      

=0,5*(0,1564+) = 0,5*0,9715 = 0,5047

α = 30° 29´

α =30° 29´ = 0,5320 рад

= 9° = 0,1571 рад

х= 0,5320-0,1571- cos30°29´*(sin30°29´-sin9°´) = 0,5320-0,1571- 0,9615* *(0,5072-0,1564) = 0,037 мм

Первый вспомогательный  угол ₁

₁ = аrctg

₁ = аrctg = аrctg0,2104 = 11° 51´

Второй вспомогательный  угол

 

    =  1,0008460

= 3°

Третий вспомогательный  угол

,

.

Радиус дуги заменяющей окружности, мм

,

 

Координаты центра дуги окружности, заменяющий теоретический профиль  зуба фрезы.

Ордината центра дуги окружности, мм

 

 

Абсцисса центра дуги окружности, мм

 

 

отклонение заменяющей окружности от теоретического профиля определяем по формуле

= k_∆ R_н

где k_∆ -  коэффициент из приложения 4 [6]

= ± 0,00075*22,37 = ± 0,0167 мм

 

5. Конструктивные параметры зубьв фрезы

 

Профиль зубьев фрезы для  обработки шлицеваго вала исполнения В показан на рис.9.

Рис.9. Профиль зубьев фрезы.

 

Толщина зуба фрезы по начальной  линии в нормальном сечении, мм

 

где - положение центрального угла впадины шлицевого вала,

 

 

 

Толщина зуба в осевом сечении, мм

 

 

 

Высота профиля зуба до начальной фасочной кромки, мм

 

 

Полная высота профиля  зуба фрезы, мм