1 Проектирование фасонного круглого резца

1. Исходные данные

Исходными данными на проектирование цельных фасонных резцов для наружной обработки являются: тип фасонного резца – круглый, эскиз детали рисунок 1.1; материал детали-Ст30. Обработка производится на токарном автомате и револьверном станке при обработке детали из прутковой стали диаметром (прутка) D_пр=63мм. Подготовить канавку под последующее отрезание. Резец устанавливается радиально относительно оси обрабатываемой детали. Ось круглого резца или база крепления призматического резца располагается параллельно по отношению к оси детали. Резец выполняется с передней поверхностью с одним углом наклона (только под углом у). Профиль фасонного резца определить графическим и аналитическим способами. Технические требования принять по ГОСТ 24643-81.

Рисунок 1.1 – Эскиз детали

2. Определение радиусов окружностей детали

Радиусы окружностей (r1, r2, r3…rn) узловых точек (1, 2, 3…n) профиля детали выбираются согласно заданным диаметрам (dn, мм) детали по формуле:

(1.1)

3. Определение наибольшей глубины профиля детали

Наибольшая глубина профиля детали ( определяется по формуле:

(1.2)

где - наибольший из заданных, радиус окружности профиля детали, мм.

- наименьший из заданных, радиус окружности профиля детали, мм.

4. Определение геометрических параметров резца

Задний угол α выбираем равным

Передний угол выбираем в зависимости от свойств обрабатываемого материала по табл. А14 приложения А [1].

Так как обрабатываемый материал – Сталь 30, то .

1.5 Графическое посторенние профиля круглого фасонного резца

Определяем величину К=5 мм в зависимости от наибольшей глубины профиля детали по таблицам А15 приложения А [1].

Способ крепления – отверстия под штифт.

Определяем расстояние , мм между первой (наименьшего радиуса) узловой точкой и торцевой поверхностью резца по формуле:

Рисунок 1.2- Графическое посторенние профиля круглого резца

6. Аналитический метод расчета профиля круглого резца

1.6.1 Определение высоты заточки резца

Высота заточки резца определяется по формуле:

где:

максимальный радиус круглого фасонного резца.

где D = 120 мм – максимальный диаметр круглого фасонного резца, выбранный из таблицы А15 Приложения А [1].

1.6.2 Определение высоты установки резца

Высота установки резца определяется по формуле:

1.6.3 Определение расстояния между передней поверхностью резца и центром детали

Расстояние между передней поверхностью резца и центром детали определяется по формуле:

1.6.4 Определение радиусов окружностей профиля круглого резца

Максимальный радиус R1 круглого фасонного резца определяется в зависимости от табличного значения максимального диаметра D.

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

(1.9)

(1.10)

(1.11)

1.6.5 Определение погрешностей радиусов, полученных графическим путём и аналитическим

Погрешности радиусов определяются по формуле:

(1.12)

Рисунок 1.3- Схема аналитического метода расчета профиля круглого фасонного резца

При аналитическом профилировании центр резца ( точка О₁ ) получается пересечением горизонтальной оси резца, построенной параллельной оси детали на расстояние hp ( высота установки резца) и луча под углом α.

1.6.6 определение параметров режущей кромки, предназначенной для протачивания канавки под последующее отрезание отрезным резцом

b2- участок режущего лезвия резца

b2=3÷6

b2=6

b3-участок режущего лезвия резца, мм

где

b4 - участок режущего лезвия резца, выполняется под углом y=15°, определяется по формуле:

где

1.6.7 Размеры дополнительных режущих кромок

1.6.7.1 Ширина режущей кромки (b, мм), предназначенной для протачивания канавки под отрезание:

b= b2 + b3 + b4 (1.13)

где b2, b3, b4- участки лезвия резца.

b=1,04+6+4,55= 11,59 мм

1.6.7.2 Ширина перекрытия режущей кромки (b₁, мм), предназначенной для протачивания канавки под отрезание:

b₁ = 0,5 ÷1,5 мм

b₁ = 1,41 мм

1.6.7.3 Величина угла режущей кромки (φ, град.), предназначенной для протачивания канавки под отрезание:

φ = 15 град

1.6.7.4 Ширина перекрытия режущей кромки (а, мм):

a = 0,8 ÷ 3 мм

а=3 мм

Рисунок 1.4- Схема оформления полного контура круглого фасонного резца для обработки детали с цилиндрическим правым концов

1.6.8 Общая ширина резца

L_р. = а+b+b₁+l₃ (1.13)

где: l_д. – длина детали, мм ;

а - ширина перекрытия режущей кромки, 3 мм ;

b - ширина режущей кромки для протачивания канавки под отрезание, мм;

b₁ - ширина перекрытия режущей кромки для протачивания канавки под отрезание, мм.

L_р. = 1,41+11,59+75+3= 91 мм

Рисунок 1.5- Общая ширина резца

1.6.9 Определение габаритных размеров резца

Габаритные и конструктивные размеры резца определяются в зависимости от наибольшей глубины профиля детали t_max

- размеры D, d, d₁ , K, d₂ , r , l₃ (мм) определяем по табл. А15 [1] в зависимости от выбранного способа крепления:

D = 120 мм

d = 27 мм

d₁ = 37 мм

r=2 мм

d₂ = 6 мм

K = 5 мм

- размеры l, l₁ , l₂ , l_p (мм) определяем по формулам:

l_Р = l_Д = 73 мм

l₁ = 1/4 · l_P (1.13)

l₁ = 1/4·73 = 18,25 мм

l = l_P - l₁ (1.14)

l =73 – 18,25 = 54,75 мм

l₂ = 1/4 · l (1.15)

l₂ = 1/4 · 54,75 = 13,687 мм

Рисунок 1.6 – Фасонный круглый резец с отверстиями под штифты

1.6.10 Координатные расстояния профиля шаблона и контршаблона для профиля круглого резца определяем по формуле

P_шn=R₁ - R_n (1.16)

P_ш1 = 0 мм

P_ш2 =60-56,474= 3,527 мм;

P_ш3 = 60-55,585=4,415 мм;

P_ш4 =60-53,981 = 6,019 мм;

P_ш5 =60-47,173 = 12,827 мм.

Высоту шаблона и контршаблона принимаем равной .

Рисунок 1.7 - Эскиз шаблона

1.7 Инструментальный материал

1.7.1 Инструментальный материал фасонных резцов

В соответствии с техническими требованиями фасонные резцы должны изготавливаться из быстрорежущих сталей (ГОСТ 19265- 73).

При изготовлении деталей фасонного профиля из углеродистых и низколегированных сталей используются фасонные резцы из быстрорежущих сталей марок Р6М5 с твердостью не менее 63 - 66 HRC.

1.7.2 Инструментальный материал шаблонов и контршаблонов

Шаблоны и контршаблоны должны изготавливаться из листовой стали марок Сталь 50 (ГОСТ 1050-80) с твердостью 62 HRC.

1.8 Технические условия на фасонные резцы

1.8.1 Шероховатость поверхности фасонных резцов

Шероховатость поверхностей фасонных резцов назначают по ГОСТ 2789-73:

a) рабочих (передней и задней) поверхности - Ra=0,25 мкм;

б) посадочного отверстия и опорных поверхностей - Ra=0,5 мкм;

в) нерабочих поверхностей - Ra=1 мкм;

г) остальных поверхностей - Ra=2 мкм

1.8.2 Допуски форм и расположения поверхностей

1.8.2.1 Допуски форм и расположения поверхностей фасонных резцов назначают по ГОСТ 24643-81:

а) допуск на посадочное отверстие круглого фасонного резца принимается по 11 квалитету точности;

б) допуск радиального биения наружного контура (профиля) круглого фасонного резца относительно посадочного отверстия принимается по 8 квалитетам точности: 0,05

В) допуск перпендикулярности опорного торца круглого фасонного резца относительно посадочного отверстия принимается по 8 квалитетам точности: 0,03

1.8.3 Допуски на изготовление и эксплуатацию резца

1.8.3.1 Допуск на заточку фасонных резцов

Допуск на углы, получаемые при заточке фасонных резцов, не менее

на передний угол

1.8.3.2 Допуск на установку фасонных резцов

Допуск на углы , получаемые при установке фасонных резцов, не менее

на задний угол

1.8.4 Допуски на глубину профиля фасонного резца

Допуски на глубину профиля фасонного резца строго связаны с допусками на глубину профиля детали и устанавливаются равными 1/3 от допуска на соответствующую глубину профиля летали.

1.8.5 Допуски на осевые размеры

Допуски на осевые размеры (то есть на размеры ширины) фасонного профиля резца устанавливается равными 1/2 от допуска на соответствующий осевой размер летали.

1.8.6 Допуски на изготовление шаблона и контршаблона

Допуски на изготовление шаблона принимают равными 1/3 допуска на соответствующие параметры резца.

Допуски на изготовление контршаблона равны 1/2 допуска на соответствующие параметры шаблона.

1.9 Маркировка резца

На круглом фасонном резце маркировка наносится на торец в виде обозначения, включающего:

- Код (номер) резца;

- марка стали резца;

- высоту установки резца hp;

- высоту заготовки Н;

- товарный знак завода-изготовителя;

(...- Р6М5-10,418-H31,795-...)

2 Расчёт червячной модульной фрезы

2.1 Техническое задание

Исходными данными на проектирование цельной конволютной червячной модульной фрезы являются: класс точности. А; модуль m=7 мм; тип зубчатого колеса - прямозубое; материал зубчатого колеса - Ст45Х, предел прочности , твердость 229 НВ. Обработка производится на зуборезном станке. Технические требования приняты по ГОСТ 9324-80.

2.2 Определяем профиль фрезы в нормальном сечении

2.2.1 Величину шага (P_n , мм) определяем по формуле:

(2.1)

где: m_n - модуль по нормали, мм.

= 3,14 7 = 21,991 мм

2.2.2 Высоту головки зуба (h_e , мм) определяем по формуле:

2.2.3 Высоту ножки (h_f , мм) определяем по формуле:

мм

2.2.4 Полную высоту зуба (h , мм) определяем по формуле:

2.2.4 Толщинe зуба (S_n , мм) определяем по формуле:

2.2.5 Толщина зуба (S_b , мм) при вершине, т.е на наружном диаметре D_e , определяем по формуле:

где - угол профиля, град.

2.2.6 Радиус закругления головки зуба (r₁ , мм) определяется по формуле:

2.2.7 Радиус закругления ножки зуба (r₂ , мм)

= 1,75 мм

Рисунок 2.1 Профиль зубьев фрезы в нормальном сечении

2.3 Определяем геометрические параметры режущей части фрезы

2.3.1 Передний угол при вершине определяем, в зависимости от класса точности фрез класса точности А передний угол

2.3.2 Боковой задний угол определяем по формуле:

Рисунок 2.2 - Геометрические параметры фрезы

2.4 Определяем диаметральные размеры фрезы

2.4.1 Посадочный диаметр (d , мм) фрезы класса точности А определяем по формуле:

2.4.2 Наружный диаметр (D_e , мм) фрезы определяем по формуле:

Округляем до 145 мм, так как не выполнялось условие п. 2.11.

2.4.3 Делительный диаметр (D_f , мм) фрезы определяем по формуле:

2.4.4 Диаметр впадин (D_i , мм) фрезы определяем по формуле:

2.5 Определяем число режущих зубьев фрезы

Число режущих зубьев фрезы, т.е. число стружечных канавок, определяем по формуле:

Полученное значение округляем до 12.

2.6 Определяем величины затылования

2.6.1 Величину первого затылования (K , мм) зубьев фрезы определяем по формуле:

2.6.2 Величину второго затылования (К₁ ,мм) зубьев фрезы класса точности А определяем по формуле:

2.7 Определяем профиль стружечных канавок фрезы

2.7.1 Окружной шаг ( , град.) определяем по формуле :

2.7.2 Центральный угол канавки (h , град.) фрезы при высоте зуба h ≤ 15 (где h=17,5 мм) определяем по формуле:

2.7.3 Глубину стружечной канавки (H_к , мм) фрезы класса точности А определяем по формуле:

где r - радиус закругления дна стружечной канавки (мм) , определяем по формуле:

Рисунок 2.3 - Затылование

2.7.4 Угол профиля канавки

Угол профиля канавки υ выбираем конструктивно, в зависимости от числа зубьев z фрезы при z = 12 υ = 22°.

2.7.5 Угол, обеспечивающий прочность максимально переточенного зуба фрезы (µ, град.)

2.8 Определяем параметры винтовой нарезки фрезы

2.8.1 Угол подъема винтовой линии витков (τ, град.) фрезы определяем по формуле:

где i - число заходов фрезы:

i = 1мм - для фрезы класса точности А

D_fрас - расчетный диаметр (мм), определяем по формуле:

2.8.2 Угол наклона стружечной канавки (ω, град.):

ω = 0°

Рисунок 2.4 – Червячная модульная фреза для нарезания прямозубого зубчатого колеса

2.9 Определяем шаг фрезы в осевом сечении

Шаг фрезы в осевом сечении (P_ос , мм) определяем по формуле:

2.10 Определение общей длины фрезы

Общая длина фрезы (L_ф , мм)определяем по формуле:

Округляем до 148 мм. Уточняем длину буртика: a = мм.

2.11 Определение толщины тела фрезы

Толщина тела фрезы (n, мм) определяем по формуле:

При этом должно выполнятся условие:

где - минимально допустимое значение толщины тела фрезы (мм), определяем по формуле:

Условие выполняется.

2.12 Определяем параметры крепежных элементов фрезы

2.12.1 Диаметр по буртикам (D₁ , мм) фрезы определяем по формуле:

2.12.2 Ширина буртика (а, мм) выбираем в пределах

2.12.3 Параметры шпоночного паза b и t₁ выбираем в зависимости от диаметра посадочного отверстия d.

b = 16 мм

t₁ = 4,3мм

2.13 Определяем параметры посадочного отверстия фрезы

2.13.1 Диаметр выточки (d₁ , мм) в посадочном отверстии определяется по формуле:

2.13.2 Длина выточки (L₁ , мм) в посадочном отверстии определяется по формуле:

мм

Полученное значение округляем до 44 мм.

2.14 Инструментальный материал цельных червячных модульных фрез

В соответствии с техническими требованиями червячные модульные фрезы должны изготавливаться из быстрорежущих сталей (ГОСТ 19265-73).

При изготовлении зубчатых колес из углеродистых и низколегированных сталей используются фрезы из быстрорежущей стали марки Р6М5 твердостью не менее 63 - 66 HRC.

2.15 Технические условия на цельную червячную модульную фрезу

Фреза должна удовлетворять техническим требованиям по ГОСТ 9324-80:

а) параметры шероховатости поверхностей фрезы не должны превышать значений:

1. посадочного отверстия: 0,4 Ra

2. передняя поверхность зуба: 3,2 Rz

3. задняя боковая поверхность зуба: 1,6 Rz

4. задняя поверхность по вершине зуба: 3,2 Rz

5. цилиндрическая поверхность буртика: 1,6 Rz

6. торец буртика: 0,4 Ra

б) неуказанная шероховатость поверхностей Rz=12,5 мкм;

в) допуски и предельные отклонения проверяемых параметров фрез не должны превышать значений:

1) диаметр посадочного отверстия Н5

2) радиальное биение буртиков: 0,008 мкм

3) торцевое биение буртиков: 0,006 мкм

4) радиальное биение по вершине зубьев: 0,04 мкм

5) профиль передней поверхности: 40 мкм

6) разность соседних окружных шагов: 40 мкм

7) накопленная погрешность окружного шага стружечных канавок: 80 мкм

8) погрешность направления стружечных канавок:

9) профиль зубьев: 16 мкм

10) толщина зуба: -50 мкм

11) винтовая линия фрезы от зуба к зубу: 12 мкм

12) винтовая линия фрезы на одном обороте: 20 мкм

13) винтовая линия фрезы на трёх оборотах: 32 мкм

14) погрешность зацепления от зуба к зубу:12 мкм

15) погрешность зацепления на длине активной части: 25 мкм

г) шлифованная часть профиля зуба фрез, обеспечивающая требуемую точность профиля, должна быть не менее:

- 1/3 длины зуба - для фрез модулей свыше 4 мм;

д) предельные отклонения размеров с неуказанными допусками: h14, Н14, IT14/2 по ГОСТ 25347-82.

2.16 Маркировка фрез

Маркировка наносится на торец в виде обозначения, включающего:

1) модуль;

2) угол профиля;

3) угла наклона стружечной канавки;

4) шага винтовой линии;

5) марки материала фрезы;

6) класса точности;

7) товарный знак завода-изготовителя.

m7- 20 – - Р6М5 - А - ...

3 Проектирование комбинированной шлицевой протяжки

3.1 Техническое задание

Исходными данными на проектирование цельной комбинированной шлицевой протяжки с прямобочным профилем являются: шлицевая втулка (рисунок 3.1); материал изделия СЧ30 с пределом прочности и твердость 163 НВ. Наружный диаметр шлицевого отверстия D = 16 мм, внутренний диаметр шлицевого отверстия d =13 мм, число шлицев n = 6, ширина шлицев b = 3,5 мм, длина протягиваемого отверстия L = 15,5 мм. Технические требования в соответствии с ГОСТ 28442-90.

Рисунок 3.1 – Шлицевая втулка

Центрирование по наружному диаметру D-6х13Н11х16Н7х3,5F8 (ГОСТ 1139-80). Схема резания - одинарная профильная. Станок - горизонтально-протяжной.

3.2 Определяем тип протяжки

По [1] для протягивания отверстия длиной 15,5 мм, принимается комбинированная шлицевая протяжка, с круглыми и шлицевыми зубьями (1-й тип) с одинарной схемы резания (Рисунок 3.2).

1 – круглые зубья; 2 – шлицевые зубья

Рисунок 3.2 – Комбинированная шлицевая протяжка 1 типа