Проектирование зуборезного инструмента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование зуборезного инструмента

Введение

Задание: Спроектировать специальный инструмент для обработки зубьев зубчатого венца с модулем m=5 мм, уголом профиля б=30⁰, ГОСТ 6033-80. Так как диаметр зубчатого венца и степень точности не заданы, то назначаем диаметр 180 мм и степень точности 11.

1. Обоснование метода выбора обработки зубчатого венца

Обработка по методу обкатывания осуществляется обкаточными инструментами и основана на обкатывании без скольжения центроид режущего инструмента и заготовки, при котором профиль изделия получается как огибающая различных положений режущей кромки. К таким инструментам относятся червячные фрезы, долбяки, зуборезные гребенки, шеверы, дисковые и червячные шлифовальные круги.

Метод обкатывания позволяет нарезать зубья непрерывно, вследствие чего повышается производительность и точность обработки. Кроме этого инструментом одного модуля можно нарезать колеса с различным числом зубьев, что сокращает номенклатуру инструментов [2, стр. 115].

Так как по заданию производство серийное, то выбираем зубофрезерование червячной фрезой на зубофрезерном станке.

Метод зубофрезерования является высокопроизводительным и достаточно точным. Для материала рабочей части выбираем быстрорежущую сталь Р6М5, так как она применяется для всех видов инструмента при обработке углеродистых сталей [6, стр. 90].

Проектирование червячной фрезы

1. Выбор конструкции фрезы.

Рис. 1.Общий вид червячной зуборезной фрезы.

где - наружный диаметр фрезы;

- диаметр буртиков;

- диаметр посадочного отверстия;

- диаметр делительной окружности;

L - общая длина фрезы;

L₁ - длина рабочей части фрезы;

?_б - длина буртиков;

Z₀ - число зубьев фрезы;

- диаметр впадин;

Н - высота зуба;

К - величина окончательного затылования;

К₁ - величина предварительного затылования;

С₁, b - размеры шпоночного паза;

и - угол раскрытия стружечной канавки;

R₁ - радиус закругления дна стружечной канавки;

С^* - величина шлифованной части затылованного зуба;

- угол подъёма витка.

По данным задания наилучшим вариантом в выборе инструмента обработки шлицевого вала с эвольвентным профилем является червячная фреза.

Червячные фрезы (см. рис. 1) применяют для черновой и чистовой обработки цилиндрических зубчатых колес, шлицевых валов и т.д.

Червячные фрезы согласно ГОСТ 9324-80Е изготавливают 3 типов и 4 классов точности.

Тип 1 - фрезы цельные прецезионные класса точности АА модулей m=1…10мм; тип 2 - фрезы цельные общего назначения классов точности

А и В; С, Д с m=1…12мм ;тип 3 - фрезы сборные общего назначения классов точности А, В, С, Д с m=8…25мм.

Этими фрезами обрабатывают колеса и венцы 7-11 классов точности (ГОСТ 1643-81). Размеры фрез m=0,1…1мм классов точности АА, А и В регламентируются ГОСТ 10331-81.

Так угол зацепления равен б=30⁰. Выбор конструктивных размеров для обработки шлицевых валов ничем не отличается от выбора размеров червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем, в связи чем методика их расчета полностью совпадает [6, стр. 566]. Особенностью является то, что шлицевые валы имеют укороченную высоту головки h_а0 и зуба h₀.

Из выше изложенного следует, что будем проектировать однозаходную цельную червячную фрезу с б=30⁰. Для шлицевого вала 11-й степени точности согласно ГОСТ 6637-80 назначаем фрезу класса точности Д.

2. Инструментальная поверхность

Инструментальной поверхностью для червячной фрезы является винтовая поверхность исходного червяка, ось которого наклонена к торцу обрабатываемого эвольвентного колеса (и образующей инструментальной рейки) на угол в_у, равный углу подъема винтовой линии этого червяка г_mo [2, cтр. 115 ].

Однако червячные фрезы на основе эвольвентного исходного червяка сложнее в изготовлении, быстро теряют точность при переточках из-за уменьшения диаметра, поэтому более часто применяют фрезы, в основу которых положен архимедов исходный червяк с прямолинейной образующей в осевом сечении, наиболее близкий по точности (эквивалентный) к эвольвентному, угол профиля которого можно определить аналитическим расчетом или графическим методом [2, cтр. 117 ].

При замене эвольвентного червяка архимедовым достигается наименьшая погрешность профиля нарезаемых колес по сравнению с конволютным червяком. Преимущественно поэтому червячные фрезы изготавливают на базе архимедовых червяков.

3. Основные параметры обрабатываемой детали и инструмента

По данным задания обрабатываемой деталью является шлицевый вал с эвольвентным профилем зубьев диаметром Ш180 мм и модулем m =5 мм с центрированием по боковым поверхностям.

Номинальные размеры шлицевого вала с модулем m=5 мм. [3, табл. 25].

-номинальный диаметр соединения D=180 мм.

-число зубьев Z₀=34.

-диаметр делительной окружности d=42 мм;

d_b=147,224 мм;

d_а=179 мм;

е=S=10,452 мм.

Остальные размеры по ГОСТ 6033-80:

h_a=0.45m=0.45*5=2.25 мм,

h_f=0.55m=0.55*5=2,75 мм,

h= h_a + h_f =2.25+2,75=5 мм;

d_f уменьшается на 0.1m при обработке червячной фрезой [3, прил. 1 ].

d_f = d_а -2h-0.1m =179-2*5-0.1*5=168,5 мм

Шаг шлицев:

P=р*m= р*5=15,707963



Рис. 2.Параметры шлицевого вала по ГОСТ 6033-80.

Рейка с модулем m может входить в зацепление с зубчатыми колесами данного модуля m. Поэтому профиль зуба рейки принято считать исходным контуром зубчатой передачи данного модуля. Принцип зацепления с рейкой использован для зацепления режущий инструмент - обрабатываемое колесо. По исходному контуру передачи разработан исходный контур инструментальной рейки, являющийся основой для проектирования зуборезных инструментов [2, стр. 99].

Параметры инструментальной рейки [2, стр. 100]:

-модуль m ₀= m =6 мм, P₀= P=18.549558 мм;

h_а0= h_f+0.1m/2=3.3+0.1*6/2=3.6 мм,

h_f0= h_а0=3,6. мм

-толщина зуба по делительной окружности:

S₀= P₀/2+=18.55/2+0.2=9.625 мм.

-полная высота зуба

h₀= h_а0+h_f0=3.6+3.6=7.2 мм.



Рис. 3. Параметры инструментальной рейки.

4. Основные конструктивные размеры фрезы

-диаметр фрезы

D₀=20m^0,373=39,016 мм;

Расчетное значение следует окружить до ближайшего большего из нормального ряда диаметров D₀=40 мм.

-наружный диаметр фрезы определяется по условию[2, cтр. 120]:

d_ao?2Н+2р'+2(С₁-0,5 D₀)

где, Н=2,5m+(K+K₁)/2+R₁

Н-глубина стружечной канавки

р' ?(0,25…0,3) D₀

р-толщина тела фрезы в опасном сечении

р'=0,3*40=12мм.

С₁, b - размеры шпоночного паза по ГОСТ 9472 - 90

При диаметре посадочного отверстия D₀=40 мм имеем С₁(Н12)=43,6мм, R=0,3 мм, мм.

К, К₁ - величина окончательного и предварительного затылования (для предварительных расчетов) [2, cтр. 120]:



К₁=(1,2…1,4) К - для фрез нормальной точности.

R₁=2 мм - радиус закругления дла канавки.

Округляем расчетное значение до ближайшего из стандартного ряда d_ao=125мм.

Для окончательного уточнения D₀ и d_ao следует выполнить проверку d_вп по впадинам стружечных канавок[2, cтр. 120]:

Условие выполняется, это говорит о том, что данная фреза будет удовлетворять требованиям по прочности зубьев фрезы. Так же на основании этого равенства можно сказать, что нет необходимости выбирать больший наружный диаметр из стандартного ряда.

-установление длины рабочей части фрезы L₁:

длину рабочей части фрезы, можно определить по точкам пересечения окружности наружного диаметра обрабатываемого колеса и линии наружного диаметра червячной фрезы [2, cтр. 121]:

где Z - число нарезаемых зубьев, зубчатого колеса.

Для равномерности износа по всем зубьям длина L₁ увеличивается на (1…4)P_x0 [2, cтр. 121]. Предварительно принимаем: .

-общая длина фрезы с учетом контрольных буртиков [2, cтр. 121]:

где - длина контрольных буртиков, принимаем .

- Диаметр контрольных буртиков [2, cтр. 121]:

Принимаем .

-число зубьев фрезы предварительно можно определить по зависимости [2, cтр. 121]:

где h_ао=6,3 мм - высота профиля зуба фрезы.

6

Для фрез нормальной точности принимаем: .

Угол стружечной канавки выбирается в зависимости от z₀ (для фрез нормальной точности) [2, cтр. 121]: и=18⁰

-величина затылования уточняется по формуле [2, cтр. 121]:

где - задний угол на вершине зубьев, принимаем .

-толщина шлифованной части зуба при m>4 С?1/3 от полной толщины зуба по наружному диаметру.

-шаг стружечной канавки [2, cтр. 122]:

где d_m0 - диаметр начальной окружности, мм.

-передний угол г_а=0.

-Угол наклона канавки л_mo=г_mo.

Параметры зуба в нормальном сечении принимают равным параметрам зуба исходной инструментальной рейки.

Рассчитываем шаг Р_N0, он равен шагу шлицев [2, cтр. 122]:

Р_N0= Р=р*m=18.549558 мм;

h₀=7.2 мм;

p_a0=0.25m=0.25*5=1.25 мм;

с_f0=0.3m=0.3*5=1.5 мм;

R=1…2 мм;

S_N0= S₀=9.625 мм.

При m >4 мм во впадине выполняется канавки выхода шлифовального круга. Для сохранения точности фрезы при переточках и увеличения числа переточек видимое расчетное сечение, смещенное от передней поверхности, в котором рассчитывается теоретический диаметр начальной окружности.

d_m0= d_a0-2 h_a0-0,2К=125-2*3,6+0,2*5,77=116,646

На теоретическом цилиндре d_mo определяется угол подъема резьбы исходного червяка [2, cтр. 123]:

где - число заходов исходного червяка, .

5. Профилирование червячной фрезы

Чистовые червячные фрезы профилируют в основном по архимедову червяку. Рассчитаем профильные углы в осевом сечении.

Шаг зубьев [2, cтр. 124]:



Для равномерности износа по всем зубьям длину L₁ увеличиваем на 2P_x0.

L₁+2 P_x0=64+2*18,87454=101,74908 мм

Предварительно принимаем: .

Угол профиля эквивалентного червяка [2, cтр. 123]:

Угол профиля архимедова червяка:

Для правой червячной фрезы углы профиля[2, cтр. 124]:

а) для правой стороны:

б) для левой стороны:

Толщина зуба в осевом сечении находится по формуле [2, cтр. 124]:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Профиль зубьев червячной фрезы в осевом сечении.

6. Технические требования

1. Сталь Р6М5, HRC_э 63…66.

2. На всех поверхностях фрезы не должно быть трещин, раковин, заусенцев, следов коррозии; на шлифованных поверхностях не должно быть прижогов, забоин и выкрошенных мест.

3. Неполные витки притупить так, чтобы толщина верхней части зуба по всей его длине была не менее 4 мм.

4. Радиальное биение буртиков ?0,016мм.

5. Торцовое биение буртиков ?0,010мм.

6. Радиальное биение по вершинам зубьев ?0,063мм.

7. Разность соседних окружных шагов ?0,04мм.

8. Погрешность зацепления от зуба к зубу не более 0,025мм.

9. Погрешность зацепления ?0,025мм.

10. Накопленная погрешность окружного шага стружечной канавки ?0,08мм.

11. Отклонение направления стружечной канавки на длине 100 мм до ±0,08мм.

12. Неуказанные предельные отклонения размеров по: h16, Н16 размеров ±

13. Маркировать: материал режущей части: м 6 30⁰ В Р6М5; товарный знак завода изготовителя.

зубчатый червячный фреза технический

Заключение

В данном курсовом проекте были спроектированы специальные инструменты для обработки пазов шлицевой втулки i82Ч5ЧН7Ч9Н ГОСТ 6033-80 и зубьев зубчатого венца модулем m=6 мм, с углом профиля б=30⁰, диаметром 50 мм и степенью точности нарезаемого колеса 9 ГОСТ 6033-80.

Размещено на Allbest.ru