1.12 Расчет и проектирование специального режущего инструмента
В качестве специального режущего инструмента спроектируем червячную модульную фрезу.
Червячные фрезы представляют собой одно- или многозаходный червяк. Расположенные вдоль оси профильные стружечные канавки образуют зубья, которые имеют передние и задние по вершине и боковым сторонам углы, необходимые для обеспечения резания. Зубья фрезы затылованы. Червячные фрезы применяются для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями внешнего зацепления, червячных колес и шлицевых пазов. Фрезы разделяются на черновые, чистовые и прецезионные.
Цельные фрезы и зубчатые рейки к сборным фрезам изготавливают из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73. Твердость рабочей части фрез HRC 62-65. При содержании в стали ванадия и кобальта твердость составляет HRC 63-65. Профиль зубьев шлифован. У чистовых фрез передний угол равен нулю.
Фрезы
для нарезания прямозубых и косозубых
колес с малым углом наклона зубьев
изготавливают без заборного конуса.
Заборный конус необходим для нарезания
колес с углом наклона зубьев свыше 30
.
Стружечные канавки обычно располагают
параллельно оси. Фрезы одного номера
изготавливают правозаходными и
левозаходными.
Исходные данные:
-угол зацепления α = 20°;
-модуль m = 3 мм;
-число заходов а=1;
-число зубьев нарезаемого колеса Z =35;
-материал нарезаемого колеса Сталь38Х2Н2МА ГОСТ 4543-71;
-коэффициент высоты головки зуба f = 1.
Расчёт фрезы.
1. Расчётный профильный угол исходной рейки в нормальном сечении
2. Модуль нормальный mи = m = 3 мм.
3. Шаг по нормали (между соседними профилями фрезы)
4. Расчётная толщина зуба по нормали
,
(1.40)
где
– толщина зуба колеса по нормали на
делительной окружности;
– величина
припуска равна нулю, так как фреза
однозаходная и сразу производится
чистовая обработка;
(1.41)
5. Расчётная высота головки зуба фрезы
6. Высота зуба фрезы
7. Радиус закругления на головке и ножке зуба
8. Наружный диаметр фрезы
Выбираем
по ГОСТ 9324-80
.
9. Число зубьев фрезы
(1.42)
(1.43)
Принимаем 12 зубьев фрезы Z=12.
10. Падение затылка
Принимаем для k = 4 [2, с.262, табл.2]
11 Диаметр начальной окружности
(1.44)
12. Угол подъёма витков фрезы на начальной окружности
(1.45)
где а – количество заходов фрезы, а = 1.
13. Шаг по оси между двумя витками
(1.46)
14. Ход витков по оси
(1.47)
15. Направление витков фрезы
Согласно рекомендации для нарезания прямозубых цилиндрических колёс принимаем червячную фрезы с правым направлением витков.
16. Направление винтовых стружечных канавок при принимаем противоположным направлению винтов – левое.
17. Осевой шаг винтовой стружечной канавки для фрез с винтовыми канавками.
(1.48)
18. Угол установки фрезы на станке
(так
как колесо прямозубое)
19. Расчётные профильные углы фрезы
В нормальном сечении:
В осевом сечении:
(1.49)
,
(1.50)
,
(1.51)
20
1.13 Разработка специального мерительного инструмента
Калибрами называют бесшкальные инструменты, предназначенные для контроля размеров, формы и расположения поверхностей деталей. Калибры бывают предельные и нормальные.
Предельные калибры позволяют установить, находится ли проверяемый размер в пределах допуска. Нормальными калибрами называются точные шаблоны, которые служат для контроля сложных профилей, например эвольвентных.
Предельные калибры используют для проверки размеров гладких цилиндрических, конусных, резьбовых и шлицевых деталей, высоты выступов и глубины впадин, если на проверяемые размеры установлены допуски не точнее IT6. К достоинствам предельных калибров относятся долговечность, а также простота и достаточно высокая производительность контроля. Предельными калибрами можно одновременно контролировать все связанные размеры и отклонения формы детали, а также проверять, находятся ли отклонения размеров и формы поверхностей деталей в поле допуска. Таким образом, изделие считается годным, если погрешности размера, формы и расположения поверхностей находятся в поле допуска.
Для контроля шпоночного паза шириной В=20Р9 спроектировано специальное измерительное приспособление, которое состоит с калибра и призмы. Они изготавливаются из стали У10А по ГОСТ 1435-74.
Шероховатость рабочей поверхности калибра Rа=0,16мкм, призмы Rа=0,32мкм.
Определить предельные размеры всех элементов шпоночного соединения – шпонка призматическая 3-20-12-55,5 ГОСТ 23360-78. Диаметр вала 70 мм.
1. Определение предельных размеров ширины шпонки b.
Из обозначения шпонки следует, что ширина ее b=20мм, поле допуска h9, т.е. b=20 h9.
Предельные отклонения:
es=0, ei=-52мкм=-0,052мм[8, с. 91, табл. 1.29]
Предельные размеры:
(1.52)
(1.53)
2. Определение предельных размеров ширины паза В на валу и во втулке
Поле допуска ширины паза на валу и во втулке для плотного соединения -
Р9. Определяем по ГОСТ 25347-82 предельные отклонения для В=20Р9:
ES=-0,022мм, EI=-0,074мм
(1.54)
(1.55)
3. Схема расположения полей допусков показана на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 – Схема расположения полей допусков
4. Определение предельных размеров высоты шпонки h.
Из обозначения шпонки следует, что ее высота равна 12 мм, поле допуска для такой высоты – h11. Предельные отклонения для h=12h11:
es=0, ei=-110мкм=-0,110мм[8, с. 110, табл. 1.29]
(1.56)
(1.57)
5. Определение предельных размеров длины шпонки l.
Из обозначения шпонки следует, что длина ее 55,5 мм. Поле допуска по длине шпонки назначается h14. Предельные отклонения для l=55,5h14:
es=0, ei=-740мкм=-0,740мм[8, с. 125, табл. 1.29]
(1.56)
(1.57)
6. Определение предельных размеров длины паза L.
Поле допуска длины паза H15. Предельные отклонения для L =55,5H15:
=+1200мкм=1,200мм,
=0 [8,
с. 225,
табл. 1.30]
(1.58)
(1.59)
7. Определение предельных размеров глубины паза на валу.
Глубина
паза на валу
=7,5мм.
Верхнее отклонение равно es=+0,2.
Таким образом
.
мм
Для
размера
нижнее отклонение принимаем равным
-0,2, т.е.
Предельные размеры:
,
8. Определение предельных размеров глубины паза во втулке.
Глубина
паза во втулке
=4,9мм,
верхнее отклонение равно es=+0,2.
Таким образом
.
мм
Для
размера
верхнее отклонение принимаем равным
+0,2, т.е.
Предельные размеры:
,
1.14 Оформление комплекта технологической документации
Технологическая документация проекта включает:
- маршрутные технологические карты;
- операционные технологические карты;
- карты эскизов.