Расчет червячной шлицевой фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Фрезерование является одним из наиболее распространенных методов обработки. По уровню производительности фрезерование превосходит строгание и в условиях крупносерийного производства уступает лишь наружному протягиванию. Кинематика процесса фрезерования характеризуется быстрым вращением инструмента вокруг его оси и медленным движением подачи. Движение подачи при фрезеровании может быть прямолинейно-поступательным, вращательным, либо винтовым. При прямолинейном движении подачи фрезами производится обработка всевозможных цилиндрических поверхностей: плоскостей, всевозможных пазов и канавок, фасонных цилиндрических поверхностей

Фреза представляет собой исходное тело вращения, которое в процессе обработки касается поверхности детали, и на поверхности которого образованы режущие зубья. Форма исходного тела вращения зависит от формы обработанной поверхности и расположения оси фрезы относительно детали. Меняя положение оси инструмента относительно обработанной поверхности, можно спроектировать различные типы фрез, предназначенных для изготовления заданной детали.

Многообразие операций, выполняемых на фрезерных станках, обусловило разнообразность типов, форм и размеров фрез.

В данной работе я произведу ручной расчет фрезы.



Глава 1. Порядок расчета червячной шлицевой фрезы

1. Исходные данные

Определим размеры шлицевого вала:

а) число шлицев n = 9;

б) наружный диаметр D = 20a11;

в) малый диаметр d = 16e8;

г) ширину шлица b = 7f8;

д) центрирование по малому диаметру d.

2. Расчетные размеры шлицевого вала

Расчетный наружный диаметр:

D_p = D_max - 2C,

D_p=20,31-2*1,6= 17,11

где D_max - наибольший предельный размер наружного диаметра, мм; С -размер фаски, мм.

Расчетный малый диаметр:

d_p = d_min + 0,25Td

d_p= 15,089 + 0,25*0,039= 15,09

где d_min - наименьший предельный размер малого диаметра, мм; Тd - допуск на изготовление малого диаметра, мм.

Расчетная ширина шлица:

b_p = b_min + 0,25Tb

b_p=7,035+0,25*0,023=7,04

где b_min - наименьший предельный размер (ширина) шлица, мм; Тb - допуск на ширину шлица, мм.

Диаметр начальной окружности:

D_н=v17,11²-0,75*7,04² = 15,98

Радиус начальной окружности:

R_н=15,98/2=7,99

Значение радиуса начальной окружности не округлять.

Синус угла профиля шлица:

Sin?=7,04/15,98=0.44

Угол профиля шлица (вычислить в радианах):

г=arcsin(7,04/15,98)=0,455

3. Радиус и координаты центра заменяющей окружности

Высота профиля фрезы (расчетная высота шлица):

h=(15,98-15,09)/2=0,445

Вычислить с точностью до 0,001 мм.

Ординаты точек А₁ и А₂:

Y₁ = 0,45h=0,45*0,445=0,20025

Y₂ = 0,9h=0,9*0,445=0,4005

Вычислить с точностью до 0,01 мм.

Углы поворота заготовки вала ₁ и ₂ в радианах при соответствующих ординатах Y₁ и Y_2:

sin(г+ц₁)=(sinг/2)+v(sin²г/4)+(Y₁/R_H)=(0,44/2)+v0,0484+0,025=0,49

sin(г+ц₂)=(sinг/2)+v(sin²г/4)+(Y₂/R_H)=(0,44/2)+v0,0484+0,05=0,54

ц₁=0,51

ц₂=0,57

Точность вычислений углов поворота заготовки вала ₁ и ₂ при соответствующих ординатах Y₁ и Y₂ в пределах 10-⁶.

Абсциссы точек А₁ и А₂:



X₁ = {₁ + - [sin (₁ + ] cos () - sin (₁ + ))} R_H ={0,51+0,455-[0,49*0,99-0,49)}=0,9699

X₂ = {₂ + - [sin (₂ + ] cos () - sin ₂ + )} R_H={0,57+0,455-[0,54*0,99-0,54)}=1,079

Вычислить с точностью до 0,001 мм.

Абсцисса центра заменяющей окружности:

=2,62

Вычислить с точностью до 0,001 мм.

Ордината центра заменяющей окружности:

=-0,425

Вычислить с точностью до 0,001 мм.

Радиус центра заменяющей окружности:

=2,83

Вычислить с точностью до 0,01 мм.

4. Расчет остальных размеров профиля фрезы

При фрезеровании шлицевого вала червячной фрезой у основания шлица образуются так называемые переходные кривые, т.е. боковая поверхность шлица сопрягается с малой цилиндрической поверхностью обрабатываемого шлицевого вала по плавной кривой (галтели).

Для валов, центрирующихся в отверстии по наружному диаметру это обычно допускается (из-за гарантированного значительного зазора по малому диаметру).

Для валов, центрирующихся в шлицевом отверстии по малому диаметру, наличие таких переходных кривых на рабочем участке боковой стороны шлица не допускается. В этом случае (при центрировании по малому диаметру) на вершинах профиля фрезы следует предусматривать выступы, которые называются усиками и образуют у основания шлица вала канавки.

Рис. 1.1. Размеры профиля фрезы:

(а - профиль фрезы без усиков; б - профиль фрезы с усиками)

Шаг витков по нормали (равен шагу шлицев вала по начальной окружности) вычисляется по формуле:

P=3,14*15,98/9=5,57

где n - число шлицев.

Толщина зуба фрезы по начальной прямой (равна ширине впадины между шлицами вала по начальной окружности):

S=15,98(3,14/9-0,455)=6,92 (при этом - в радианах).

Высота кривого участка профиля (без учета высоты усиков):

h₁=(17,11-15,09)/2=1,01

Общая высота профиля:

- для фрезы без усиков:

h₀= h₁ + С + (1,53)=1,01+1,6+0,5=3,2

- для фрезы с усиками:

h₀= h₁ + h_y + С + (1,53)=1,01+0,5+1,6+0,5=3,7

Вычисленные величины принять кратными 0,5 мм.

Условием для расчета высоты усика h_у является точное профилирование в крайней точке К, лежащей на окружности диаметра d_р. Критический угол _к, при котором может происходить профилирование в точке К:

cosб_к=(15,09*0,5)/15,98=0,472; б_к=1,079

где - угол профиля шлица у его основания.

г_к= arcsin(7,04/15,09)=0,477

Высота усика:

h_у = R_н sin_к (sin_к - sin_к) - h=7,99*0,019(0,019-0,0083)-0,445=0,5

вычисленное значение нужно округлить кратно 0,1 мм в большую сторону.

Ширина канавки по дну впадины:

V = Р - S - 2С = 5,57-6,92-2*1,6=2,34

найденное значение округляется кратно 0,5 мм в меньшую сторону.

Ширина вершины усика:

b_y = (0,8/1)h_y=0,4

5. Определение остальных размеров фрезы

Остальные размеры профиля фрезы (наружный диаметр фрезы D_ЕИ, диаметр буртиков d_б, ширина буртиков b_б, диаметр отверстия d_o) определяются в зависимости от шага P по табл. 1.1.

выбирается равным нулю, что позволяет исключить искажения профиля, вызываемые наличием переднего угла и увеличить точность профиля фрезы. Для чистовых червячных фрез передний угол

Диаметр расточки:

d₁ = d₀ + 1=22+1=23

Длина фрезы:

L=2*(v1,01*(20-1,01))+2*5,57+2*2,5=2*4,38+11,14+5=24,9

где D - наружный диаметр шлицевого вала, мм.

Таблица 1.1. Определение остальных размеров фрезы

Шаг по нормали Р	DЕИ, мм	dб, мм	bб, мм	do*, мм
свыше	до
3,0	4,0	50	35	2,5	22
4,0	6,5	55
6,5	9,0	60
9,0	11	70	40	3,0	27
11	13	75
13	15	80
15	16	85	48	3,5	32
16	18,5	95
18,5	21	100
21	25	110
25	27	120
27	30	130	60	4,0	40

Рис.1.2. Основные конструктивные параметры червячной шлицевой фрезы

Величина затылования шлифованной части зуба:



,

K=3,14*55/10*0,17=2,94

где = (910)° - задний угол на вершине зуба.

Величина затылования К должна быть кратной 0,5 мм.

Величина дополнительного затылования (нешлифованной части зуба) К1 = (1,3 1,5) К (принять величину, кратную 0,5 мм).

Длина шлифованной части зуба:

С_ш = Р_окр / 3=17,2/3=5,75

где Р_окр = - окружной шаг зубьев, мм.

Р_окр = 3,14*55/10=17,2

Угол профиля стружечной канавки = (2225)

Радиус r дна стружечной канавки определяется конструктивно в пределах (23) мм в зависимости от диаметра фрезы.

Глубина стружечной канавки (полная высота зуба):

H=h₀+(K+K₁)/2+2=3,2+2,22+2=7,42

Значение глубины стружечной канавки следует округлить до большего целого числа.

Средний расчетный диаметр:

D_ср = D_ЕИ - 2 (h + h_у) - 0,25 К.=55-2(0,445+0)-0,25*2,94=23,585-0,735=22,85

Для фрезы без усиков h_у = 0.

Угол подъема витков профиля на среднем расчетном диаметре:

=arcsin 5,57/3,14*22,85=0,077

Шаг витков по оси фрезы:

.

P₀=5,57/0,99=5,62

Шаг винтовых стружечных канавок:

Т = Р_о ctg²=5,62*0,5=2,8

Значение шага винтовых стружечных канавок следует округлить до величины, кратной 6 мм.

Угол наклона винтовых стружечных канавок на среднем расчетном диаметре:

.

=1,1



Глава 2. Технические требования на изготовление фрезы

фреза червячный шлицевой

1. Материал сталь Р6М5 ГОСТ 19265.

2. Твердость 63...66 HRC.

3. Размеры шпоночного паза b_ш и t_ш устанавливаются по «Справочнику конструктора-машиностроителя» В.И. Анурьева.

4. Радиальное биение главных режущих кромок относительно оси отверстия не более:

- двух смежных зубьев 0,03 мм;

- двух противоположных зубьев 0,05 мм.

5. Биение опорных торцов при проверке на оправке должно быть не более 0,02 мм.

6. Торцевое биение режущих кромок торцевых зубьев на радиусе наружной окружности фрезы при проверке на оправке должно быть не более 0,03мм.

7. Отклонение от параллельности торцевых режущих кромок должно быть не более допуска на ширину фрезы.

8. Остальными техническими требованиями можно руководствоваться по ГОСТ 1695.

9. Маркировать: обозначение, диаметр фрезы, ширину фрезы с обозначением полей допусков шрифт 3 ГОСТ 2930, согласно чертежа фрезы.



Заключение

По ходу выполнения данной семестровой работы, был произведен ручной расчет шлицевой фрезы для нарезания шлицев на валу. А также были закреплены знания из курса лекций по предмету «Проектирование инструментальной техники».



Список использованной литературы

1) Проектирование металлорежущих инструментов: Учебное пособие. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. - М.: Машгиз, 1963. - 922 с. 2) Фреза // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907.

3) Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Металлорежущие инструменты. Учебник (гриф УМО). Томск: Изд-во Томского ун-та. 2003. 392 с. (250 экз.).

4) Кожевников Д. В., Кирсанов С. В. Резание материалов. Учебник (гриф УМО). М.: Машиностроение. 2007. 304 с. (2000 экз.).

5) Кувшинский В. В., Фрезерование. М., «Машиностроение», 1977. 240 с.

Размещено на Allbest.ru