Расчет червячной фрезы для обработки зубчатых колес

МІНИСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСІТЕТ

Механічний факультет

Кафедра: «Металорізальні верстати та інструменті»

Курсовий проект

З дисципліни: «Ріжучі інструменти»

На тему: Расчет червячной фрезы для обработки зубчатых колес

ПК 04.28.91.000.00

Виконавець

Студент гр. МС 01б Дудченко Р.К.

Консультант

І.О.Малишко

Нормоконтролер

Донецьк 2004

Задание

1. Спроектировать червячную фрезу для обработки зубчатых колес m=9 мм, z=10, Ст. 8-Д, обрабатываемый материал - Чугун НВ 180.

2. Спроектировать комбинированную развертку для обработки отверстий d1=20 Н7 мм, d2=22 Н8 мм, l1=40 мм, l2=60 мм, R_а=1,25 мм, обрабатываемый материал - Чугун НВ 180.

3. Спроектировать протяжку для обработки шлицевой втулки d-10Ч112Ч120H12Ч16Д9, l=110мм, Ra=2.5мкм, обрабатываемый материал - Чугун НВ 180.

4. Спроектировать патрон для крепления протяжки.

Реферат

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 курсовом проекте приведены расчеты всех параметров и размеров указанных инструментов, выбраны материалы для изготовления инструмента и станки, на которых будет вестись обработка.

Разработаны рабочие чертежи рассчитуемых инструментов.

Содержание

Введение

1. Расчет комбинированной развертки

2. Расчет фрезы для обработки зубчатых колес

2.1 Определение размеров фрезы по нормали

2.2 Определение конструктивных размеров фрезы

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Целью данного курсового проекта является расчет и проектирование металлорежущих инструментов: протяжка шлицевая, развертка комбинированная и фреза червячная для обработки зубчатых колес.

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 внутреннему диаметру, для обеспечения более высокой точности центрирования необходимо потягивать одной протяжкой внутренний диаметр, шлицевые канавки и фаски.

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

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.

1. Расчет комбинированной развертки

Исходные данные для расчета комбинированной развертки:

- номинальный диаметр меньшего отверстия D₁=20Н7^+0.21 мм;

- номинальный диаметр большего отверстия D₂=22Н8^+0.33 мм;

- длина сверления первой ступени l₁=40 мм;

- длина сверления второй ступени l₂=60 мм;

- Шероховатость после обработки R_а=1,25 мм.

В зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия развертку выполним цельной

Диаметр развертки

где D_imin - минимальный диаметр соответствующей ступени отверстия;

В_i - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;

р - допуск на разбивание отверстия, р=0,02 мм

Рисунок 2.1 схема расположения полей допусков отверстий.

Геометрические параметры развертки

Передний угол для чистовой развертки приймемо =0, а задний угол б=6. Величина заднего угла выберется одинаковой на режущей и калибрующей частях. На калибрующей части выполняется ленточка f=0.2 мм.

Угол наклона зубьев целесообразно выполнить равным нулю, что упрощает технологию изготовления развертки.

Главный угол в плане ц на заборной части зависит от свойств обработанного материала, тому ц=5

Длина калибрующей части развертки определяется зависимости

где мм - величина калибрующей части стачивания при одной переточки

мм

мм

длина заборной части ступени

где - минимальный диаметр заборной части;

t - глубина резания

m₂ =2 мм

тогда

мм

мм

Длина рабочей части ступени

где

L_ф =1 мм - длина фаски.

L_ок = 3 мм - величина обратного конуса

мм

мм

Число зубьев развертки определяется зависимостью:

принимаем для всех ступеней развертки число зубьев 8

Распределения зубьев развертки

Для устранения огранки отверстия распределения зубьев развертки должно быть неравномерным, разность между соседними угловыми шагами определяется зависимостью

Принимаем 6

Определим значения угловых шагов

Глубина стружечной канавки

Глубина стружечной канавки целесообразно выполнять переменой, что позволяет использовать для всех стружечных канавок фрезу с постоянным угол. Тогда глубину канавка можно определить по зависимостью

Где - угол, соответствующий ширине спинки;

н - угол профиля фрезы принимаем 90^є ;

с - ширена спинки зуба, приведена в таблицы

Таблица Размер стружечной канавки

Стружечная канавка	Z1-1	Z2-2	Z3-3	Z4-4
с	1.0	1.3	1.1	1.2

Рисунок Размеры стружечной канавки.

Угол соответствующий ширине спинки для Ш20

Тогда глубина стружечной канавки



Угол соответствующий ширине спинки для Ш22

Тогда глубина стружечной канавки

Хвостовик комбинирующей развертки берем цилиндрический диаметром 20 мм. Для того что бы можно было закреплять инструмент в плавающем патроне, так в отверстия есть ошибка изготовления, а инструмент надо установить по центру. С помощью конического хвостовика, который закрепляет инструмент жестко, невозможно.

2. Расчет фрезы для обработки зубчатых колес

Исходные данные для расчета фрезы:

- модуль зубчаты колес m = 9 мм;

- Число зубьев нарезаемого и сопряженного колес z = 100;

- угол зацепления б = 20є;

- степень точности 8-D;

2.1 Определение размеров фрезы по нормали

Расчетный профильный угол исходной рейки в нормальном сечении: б_и= б_д = 20є;

Модуль нормальный: m_и = m = 9 мм;

Шаг по нормали: t_и = рm_и = 3,14 9 = 28,26 (мм);

Расчетная толщина зуба по нормали: S_и = t_и - (S_д1 +?S), Где S_д1 - толщина зуба колеса по нормали на делительной окружности;

S_д1 = ;

S_д1 = = 14,13 (мм);

?S = 0,28 мм [табл 1];

S_и = 28,26 - (14,13 +0,28) = 13,85 (мм);

Высота зуба фрезы:

h_и = h + c;

h = 2.25m;

c = 0.25m;

h = 2.25Ч9 = 20,25 (мм);

c = 0.25Ч9 = 2,25 (мм);

h_и = 20,25 + 2,25 = 22,5 (мм);

Радиус зуба у головки и ножки зуба:

r₁ = r₂ = 0.25m;

r₁ = r₂ = 0.25Ч9 = 2,25 (мм);

2.2 Определение конструктивных размеров фрезы

Наружный диаметр D_аи, диаметр посадочного отверстия d_отв и длину фрезы L определяем по таблице 4 [5, с. 33].

D_аи = 140 мм; d_отв = 40 мм; L = 125 мм;

Число зубьев чистовых фрез рассчитывают по формуле:

Z_и = ;

ц = ;

ц = = 47є16^`;

Z_и = = 9.95 ? 10;

Значение углов резания:

- передний угол на вершине зуба г = 0є;

- задний угол на вершине зуба б_в = 10є;

- задний угол на боковой режущей кромке сечения б_бо;

б_бо = ;

R₁ = R_аи - m = 70-9 = 61;

б_бо = = 4є;

Величина затылования К рассчитывается по формуле:

К = ;

К = = 7.75?7,5 (мм);

Величина дополнительного затылования:

К₁ = 1.5ЧК;

К₁ = 1.5Ч7.5 = 11. 25?11 (мм);

Глубина канавки:

H = ;

H = = 33.25 (мм);

Радиус закругления основания канавки:

с = ;

h_к = ;

h_к = = 34(мм);

с = = 2,2 (мм);

Угол профиля канавки принимаем и = 30є.

Диаметр делительной окружности фрезы:

d_ди = ;

d_ди = (мм);

Угол подъема витков фрезы на начальной окружности:

sinщ = ;

sinщ = = 0.09; щ = 5є;

Шаг по оси между витками:

t_ос = ;

t_ос = = 28.36 (мм);

Направление витков фрезы для прямозубых колес правое. Угол установки фрезы на станке ш = в_д ±щ; в_д = 0; ш = щ = 5є44'.

Осевой шаг винтовой стружечной канавки:

T = t_ос ctg²щ;

T = 28.36Чctg²5є = 3705 (мм);

Расчетные профильные углы фрезы в нормальном сечении:

б_пр = б_лев = б_и =20є;

В осевом сечении:

tgб_ос = ;

ctgб_пр = ;

ctgб_лев = ;

tgб_ос = = 0.36; б_ос = 20є;

ctgб_пр = = 2.726; б_пр = 20є ;

ctgб_лев = = 2.7682; б_лев = 19є;

Длина буртика l₁ = 5 мм . Диаметр буртика принимаем D = 70 мм. Материал фрезы сталь Р6М5.

Заключение

В ходе проделанной работе был произведён расчёт и проектирование заданных режущих инструментов, разработаны их рабочие чертежи, приведенные в приложении с указанием предельный отклонений размеров деталей и шероховатостей на поверхности инструмента. Также в приложении приведен чертеж оправки для рассчитанного комбинированного сверла.

Список использованной литературы

1. Методические указания по расчёту комбинированных протяжек/ Сост.: И.А. Малышко, С.Е.Носенко.- Донецк: ДПИ,1986.-32с.

2. Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу «Проектирование и производство металлорежущих инструментов»/ Сост.: И. А. Малышко, С.Л. Толстов. -Донецк: ДПИ,1991.-39с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

5. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Режущий инструмент» для студентов специальностей 7.090203 «Металлорежущие станки и системы» и 7.090201 «Технология машиностроения»/ Сост.: И.В.Киселева, В.П.Цокур, О.А.Попенко. - Донецк : ДонГТУ, 1999. - 20 с.