Проектирование Режущего инструмента

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект: 38стр., 9 рис., 3 приложений, 5 источников.

Объект исследования: протяжка шлицевая, сверло комбинированное и фреза  червячная для обработки зубчатых колес.

Цель работы: спроектировать указанные  инструменты для обработки деталей  с заданными размерами и параметрами.

 В проекте выполнен проектный расчет червячной фрезы для обработки зубчатого колеса.  Проектный расчет состоит из определения размеров профиля фрезы в нормальном и осевом сечениях.

Выполнен  расчет комбинированного сверла для  обработки отверстий, выбран материал, рассчитаны основные геометрические параметры  режущих частей и габаритные размеры  инструмента.

      Выполнен расчет протяжки для обработки шлицевой втулки. На основе исходных данных выбран материал протяжки, определен профиль и геометрические параметры зубьев. Выполнен расчет фасочной, шлицевой и круглой частей протяжки; определены конструктивные размеры.

Разработаны рабочие чертежи рассчитанных инструментов.

 

ПРОТЯЖКА, СВЕРЛО, ЗАГОТОВКА, КАНАВКА, ФРЕЗА, ХВОСТОВИК, МОДУЛЬ.

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

РЕФЕРАТ 2

ВВЕДЕНИЕ 5

1. РАСЧЕТ ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС 6

1.1 Анализ и техническое обоснование принятой конструкции фрезы 6

1.2 Проектный расчет фрезы 6

1.2.1 Определение размеров фрезы в нормальном сечении 6

1.2.2 Определение конструктивных и геометрических параметров фрезы 7

1.2.3 Определение размеров фрезы в осевом сечении 11

1.3 Профилирование фрезы 12

2. РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАНОГО СВЕРЛА 13

2.1 Размеры ленточки сверла 13

2.2 Геометрические параметры режущей части сверла 14

2.3 Параметры стружечной канавки 14

2.4 Осевая сила и крутящий момент 16

2.5 Диаметр сердцевины 17

2.6 Длина сверла 17

2.7 Проверка сверла на устойчивость 19

3. РАСЧЕТ ШЛИЦЕВОЙ ПРОТЯЖКИ 21

3.1 Выбор конструкции и материала протяжки 21

3.1.1 Анализ и техническое обоснование принятой конструкции протяжки 21

3.1.2 Выбор материала протяжки 21

3.2  Выбор типа хвостовика и его размеров 22

3.3 Определение профиля и геометрических параметров зубьев протяжки 23

3.3.1 Выбор размеров и профиля стружечных канавок 23

3.3.2 Выбор геометрических параметров протяжки 24

3.3.3 Определение подъемов на зуб 24

3.4 Выбор станка 25

3.4.1 Расчет сил резания  при протягивании 25

3.4.2  Выбор модели станка 27

3.4.3 Определение скорости резания 27

3.4.4  Проверка протяжки на прочность 28

3.5 Расчет фасочной части протяжки 29

3.5.1  Определение припуска на фасочные зубья 29

3.5.2 Расчет количества зубьев 29

3.5.3 Определение параметров выкружек 30

3.5.4 Расчет длины фасочной части протяжки 31

3.6 Расчет шлицевой части протяжки 31

3.6.1 Припуск на шлицевые зубья 31

3.6.2 Расчет количества зубьев 32

3.6.3 Расчет допуска на ширину шлицев протяжки 32

3.6.4 Параметры выкружек 33

3.6.5 Расчет длины шлицевой части протяжки 34

3.7 Определение конструктивных размеров протяжки 34

3.7.1 Определение диаметров зубьев 34

3.7.2 Шейка и переходной конус 35

3.7.3 Передняя и задняя направляющая 35

3.7.4 Общая длина протяжки 36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 38

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью данного курсового проекта  является расчет и проектирование таких  металлорежущих инструментов, как червячная  фреза для обработки зубчатых колес, комбинированное сверло и  шлицевая протяжка.

Червячные фрезы применяют для  обработки прямозубых, косозубых  и шевронных цилиндрических зубчатых колес, а также для нарезания  зубьев червячных колес с различными видами зацепления. Червячная фреза  как инструмент получается из червяка  путем прорезания канавок, образующих переднюю поверхность зубьев для  создания задних углов по всему контуру.

Комбинированные сверла используют при  обработке ступенчатых отверстий, невысокой точности, небольших и  средних диаметров, в крупносерийном и массовом производстве.

Протягивание является одним из наиболее высокопроизводительных процессов  обработки деталей резанием. Высокая  производительность процесса протягивания объясняется тем, что одновременно находится в работе несколько  зубьев инструмента с большой  суммарной длиной режущих кромок. Протягивание позволяет получать поверхности  высокой точности (6-го – 8-го квалитетов точности) и низкой шероховатости (Ra=0.63-0.25 мкм).

Наиболее широкое применение получили протяжки для обработки шлицевых отверстий. При центрировании шлицевой втулки на валу по ширине паза протяжка будет состоять из двух участков: фасочного  и шлицевого. Протягивание внутреннего  отверстия осуществляться не будет, а необходимая точность обеспечится  за счет предварительной обработки.

 

 

 

 

 

1. РАСЧЕТ ФРЕЗЫ  ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС

 

Исходные данные для расчета  фрезы:

- модуль зубчатых колес  мм;

- число зубьев нарезаемого колеса z₁ ;z₂=40;

- степень точности  ;

1.1 Анализ и техническое обоснование принятой конструкции фрезы

 

Анализируя исходные данные, принимаю для чистового нарезания цилиндрических прямозубых  зубчатых колес червячную  фрезу класса  точности А - фреза общего назначения.

Конструкцию фрезы принимаю цельной, выполненной из быстрорежущей стали  Р6М5. По числу заходов (витков) принимаю фрезу однозаходную - для чистовой обработки. Как инструмент, червячную  фрезу изготавливаем на базе архимедового червяка.

1.2 Проектный  расчет фрезы

1.2.1 Определение размеров фрезы в  нормальном сечении

 

Модуль, профильный угол, шаг зубьев по делительной прямой принимаются равными соответственно модулю, профильному углу, шагу зубьев обрабатываемого колеса

m_и = m_к=12 мм,      a_и = a _к= 20⁰,        t_ди = t_дк =p m=3,14·12 =37,68 мм.

Для обеспечения радиального зазора в зубчатой передаче высота зуба фрезы  принимается равной

h_и = 2,5m=2,5·12 =30 мм;

h_aи = h_fи = 1,25·12 =15 мм;

Для обеспечения бокового зазора толщина  зуба фрезы:

S_ди= 0,5 t_ди + d,

где  d - гарантированный боковой зазор, мм; d=0,31 мм  [1,табл.1, с.49, прил.2].

S_ди= 0,5·37,68+ 0,31 = 19,15 мм.

1.2.2 Определение конструктивных и геометрических параметров фрезы

 

Диаметр отверстия под оправку  должен обеспечивать необходимую жесткость  крепежной оправки и прочность  тела фрезы. Для фрез нормальной точности предварительно d определяется по зависимости:

d=20·m^0,373 , мм

                                                d=20·12 ^0,373=50,53 мм

Полученное  значение d округляем до ближайшего большего из нормального ряда диаметров отверстий под оправку. Принимаем d=50 мм.

Внешний диаметр фрезы D_{аи определяется по условию:}

D_аи ³  2H + 2р' +С₁, мм,

 

где - глубина стружечной  канавки, мм;

р'  ≥ (0,25...0,3) d  -  толщина тела фрезы в опасном сечении, мм;

р'  =0,3· d =0,3·50 = 15 мм;

С₁ - размеры шпоночного паза по ГОСТ 9472-90, С₁=53,5^+0,2 мм;

r_к= 1...3 мм  – радиус скругления  дна канавки,  принимаем r_к=3 мм;

K, K₁ - величина окончательного и предварительного затылования ( для предыдущих расчетов) ;

K≈0,8·π·(2m+1)·tg10º, мм

K≈0,8·3,14·(2·12 +1)·tg10º = 11 мм;

Κ₁ = (1,2...1,4)·К  –  для фрез нормальной точности;

      Κ₁ = 1,2·К=1,2·11=13,2 мм.

мм

D_аи = 2·45,1 + 2·15 +53,5= 173,7 мм,

По стандартному ряду принимаем D_{аи = 180 мм.}

           _{Выполним проверку  dвп по впадинам стружечных канавок}

_{dвп  =} D_{аи – 2Н ≥ 1,75d, мм}

                                    _{dвп  = 180 - 2·45  ≥ 1,75·50;}

_{dвп  = 90 > 87,5}

_{Длина рабочей  части фрезы L1  определяется :}

обеспечением вырезания металла  из впадин без перегрузки крайних  зубьев

, мм,

где  z_к – число зубьев нарезаемого колеса.

мм.

Общая длина фрезы с учетом контрольных  буртиков:

L = L₁ + 2l_б, мм,

где  l_б =4-6 мм – длина контрольного буртика. Принимаем l_б=5 мм.

L = 250 + 2·5 = 260 мм.

 

По ГОСТ 9334-80 длина фрезы для  m=3 длина фрезы L=200;

 

Диаметр контрольных буртиков выбирается конструктивно в пределах

d < d_б < d_вп ,

50 < d_б < 85,5

Принимаем d_б = 80 мм.

Определяем число зубьев фрезы  по формуле

где   .

,

     Для фрезы нормальной точности и для модуля m=12  мм принимаем Z_и=10

 

      По ГОСТ 9324-80 колчиство зубьев для модуля m=12 мм : Z_и=10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рисунок 1.1 Конструктивные параметры фрезы

 

  Рисунок 1.2 – Геометрия режущей части.

 

Передний угол на вершине зуба принимаем g_в=0º. Задний угол на вершине зуба принимаем a_в=10º.

 

Определяем  боковой задний угол по формуле:

 

;

где R_х – радиус расположения произвольной точки, относительно которой рассматривается a_бок;

R_аи = D_аи /2 = 180/2 = 90 мм;

R_х = R_аи – 1,25m = 90 – 1,25·12 =75 мм;

a_вх – задний угол на окружности радиусом R_х ;

Величина  падения  первого затылка, выполненного шлифовальным кругом, определяем по формуле:

мм.

Второй  затылок К₁ обрабатывают резцом.

 

, мм,

мм.

 

Определяем  глубину стружечной канавки по формуле:

 

,

мм.

Угол раскрытия стружечной канавки  принимаем θ_к = 22º.

Радиус  скругления дна канавки

, мм;

 мм.

Конструктивно реализовать невозможно, принимаем 

=1,85 мм;

Расчетный диаметр делительной  окружности фрезы:

D_ди= D_aи – 2h_aи-0,3к мм;

D_ди= 100 – 2·15-0,2·10= 148 мм.

Угол подъема исходного червяка  определяется по формуле:

,

где а – число заходов исходного  червяка, принимаем а=1.

.

Для нарезания  прямозубого колеса принимаем направление витков –  правое.

1.2.3 Определение размеров фрезы в  осевом сечении

Так как угол подъема витка  t >3º, то стружечные канавки выполняются винтовыми. Угол наклона стружечной канавки ω = º.

Толщина и шаг зуба фрезы в  осевом сечении:

S_ос = _{= 19,21 мм,}    t_ос  = _{=37,8 мм.}

_{Осевой шаг  стружечной канавки:}

_T= t_{ос ·}

²ω=37,8_· ²4,64=5813,77 мм.

_{Угол установки  фрезы на станке ψ=βд ω. Угол наклона зубьев колеса βд=0º, ψ=0º.}

_{Радиусы скруглений боковой и вершинной  режущих кромок зуба фрезы принимается равным r1 =0,2m=0,2·12=2,4 мм.}

_{Радиусы скруглений боковой режущей  кромки и впадины r2 =0,3m=0,3·12=3,6 мм.}

1.3 Профилирование  фрезы

_{Угол профиля  исходного червяка:}

,

где – теоретический угол зацепления зубчатой передачи;

      w - угол наклона стружечной канавки фрезы.

.

 

Углы  профиля зубцов фрезы:

 

а) для правой стороны 

 

 

а) для левой стороны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАНОГО СВЕРЛА

 

Исходные данные для расчета  комбинированного сверла:

диаметр меньшего отверстия D₁=22

диаметр большего отверстия D₂=30

длина l₁=46 мм;

длина l₂=15 мм;

обрабатываемый материал – сталь  40ХН.

По марке обрабатываемого материала  определяем группу обрабатываемого материала [2, с. 17, табл. 3], принимаем код материала 3.

 

Материал сверла быстрорежущая  сталь марки Р6М5 ГОСТ 19265-79.

 

2.1 Размеры ленточки сверла

 

Ширина ленточки: