2.2 Расчет режимов резания при нарезании зубьев долбяком и червячной фрезой

Задача. Нарезать прямозубое колесо модулем m, с числом зубьев Z и шириной венца b на зубодолбёжном станке модели 5122 прямозубым долбяком.

Выбрать тип, конструктивные и геометрические параметры долбяка. Определить машинное время обработки. Назначить режимы резания. Рассчитать расход долбяков на изготовление партии деталей в количестве 2500 штук.

Исходные данные:

Материал заготовки – Сталь 35, НВ 207;

Вид обработки - черновая (под последующую обработку долбяком);

Параметры зубчатого колеса: m = 5 мм - модуль; Z = 52 - число зубьев;

b = 46 мм - ширина зубчатого венца.

Решение:

Cхему обработки покажем на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Схема нарезания зубьев долбяком

По [3, карта 4.1, с. 246] находим, что станок 5122 относится ко второй группе станков. Мощность привода главного движения станка 5122

N_CT =3,0 кВт;

По ГОСТ 9323-79 в качестве режущего инструмента принимаем зуборезный чистовой дисковый прямозубый долбяк. Основные параметры долбяка: модуль - m₀ = 5,0 мм; число зубьев - Z₀ = 20; диаметр делительной окружности - d_d =100,00 мм; высота - B = 20 мм. Принимаем материал долбяка- быстрорежущая сталь Р9К5.

По [3, карта 4.2, с. 248] для m=5 - находим табличное значение круговой подачи:

S_{КР.ТАБЛ} = 0,25 – 0,40 мм/дв. ход (черновая; вторая группа станков)

Расчетная круговая подача

S_КР = S_{КР.ТАБЛ} ·K_MS ,

где K_MS – поправочный коэффициент в зависимости от обрабатываемого материала.

Из [3, карта 4.5, с.250]:

K_MS =1,0 (сталь 35, НВ 156…207)

S_КР =(0,25 – 0,40)·1,0=0,25 – 0,4 мм/дв. ход

Радиальная подача [3, с.245]:

S_Р = (0,1...0,3)· S_КР = (0,1...0,3)·0,40=0,04…0,12 мм/дв. ход.

Уточняем значения по паспорту станка 5122:

S_КР =0,4 мм/дв. ход; S_Р =0,072 мм/дв. ход

По [3, карта 4.3, с.249] находим средний период стойкости долбяка::

Т_ТАБЛ =420мин (черновая обработка колес с модулем m=4 – 6 мм)

По [3, карта 4.4, с.249] находим табличное значение скорости:

V_ТАБЛ = 14,5 м/мин (S_КР =0,4 мм/дв. ход; m=4–6 мм)

Поправочные коэффициенты на скорость находим по [3, карта 4.5, с.250,251]:

-от обрабатываемого материала

K_MV=1,0 (сталь 35, НВ 207);

-от материала долбяка

K_ИV=1,2 (Р9К5);

-от стойкости

K_ТV=1,0 (при Т/Т_ТАБЛ =1,0).

Расчётная скорость резания

V=V_ТАБЛ ·K_MV K_ИV ·K_ТV =14,5·1,0·1,2·1,0=17,4 м/мин

Расчётное число двойных ходов долбяка [3, с.245].

n^/ =1000·V/2·(b +l_ПЕР),

где b - ширина зубчатого венца нарезаемого колеса;

l_ПЕР –перебег долбяка на обе стороны.

b =46 мм – по условию

l_ПЕР = l₁ + l₂ , см. рисунок 2.4.

l_ПЕР =8 мм – для b=20-50 мм [3, с.245]

n^/ =1000·17,4/2·(46+8)=161 дв. х/мин

Уточняем значение по паспорту станка:

n_П =200 дв.х/мин – минимальное паспортное значение

Действительная скорость резания

V_Д =2·(b +l_ПЕР)· n_П /1000=2·(46+8)·200/1000=21,6 м/мин

По [3, карта 4.6, с.252] определяем число переточек долбяка при получистовой обработке:

К=16 (для m=2-5 мм; при максимально допустимом износе h_З =0,7 мм и величине стачивания за одну переточку 0,8 мм)

По [3, карта 4,7, с. 253] находим:

- полная стойкость долбяка ƩТ=119 ч. ;

- норма расхода долбяков за 1000 часов работы Р₁₀₀₀ =8,7 шт.

Основное время [5, с.302]

Т₀ =π·m·Z /k_Д ·S +h / k_Д ·S_Р ,

где m – модуль нарезаемого колеса;

Z – число зубьев нарезаемого колеса;

k_Д – число двойных ходов долбяка, дв. х/мин (в данном расчете обозначено n);

S – круговая подача, мм/дв. х.( в данном расчете обозначено S_КР);

S_Р – радиальная подача, мм/дв. х;

h – припуск на обработку, мм.

Принимаем припуск на последующее шлифование по межцентровому расстоянию 0,3 мм, тогда припуск на заданную обработку равен

h=2,25m - 0,3=2,25·5 – 0,3=8,25 мм

Т₀ =π·5·52 /200·0,4 +8,25/200·0,072=10,2+0,57=10,77 мин

На обработку партии деталей N=2500 шт. надо время

Т_N = 10,77·2500=26925 мин =448,75ч.

Расход долбяков на обработку заданной партии деталей

Р_N = Р₁₀₀₀ · Т_N /1000=8,7·448,75/1000=3,9 шт.

Принимаем Р_N =4 долбяка.

Задача. Нарезать червячной модульной фрезой цилиндрическое зубчатое одновенцовое колесо с плоскими обработанными торцами на зубофрезерном станке модели 53А50. Параметры колеса - модуль m, число зубьев z, ширина венца b и угол наклона зубьев β.

Выбрать основные конструктивные и геометрические параметры червячной фрезы, число ее заходов. Рассчитать режимы резания и основное (машинное) время обработки.

Определить число переточек, величину и число осевых передвижек, а также суммарную стойкость червячной фрезы. Рассчитать расход червячных фрез при изготовлении партии заготовок в количестве N=4000 штук.

Исходные данные:

Материал заготовки – Сталь 45, 229 НВ;

Вид обработки – чисточерновая по сплошному металлу ;

Параметр шероховатости – R_Z 30 мкм;

Вид зубчатого колеса – прямозубое;

Параметры зубчатого колеса: m = 3 мм - модуль; Z = 24 - число зубьев; b = 35 мм - ширина зубчатого венца β=0⁰ - угол наклона зубьев.

Решение:

Cхему обработки покажем на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Схема нарезания зубьев червячной фрезой

По [1, карта 1.1] находим, что станок 53А50 относится к четвертой группе зубофрезерных станков. Станок имеет возможность нарезать колеса с модулем до 8 мм. Мощность привода главного движения данного станка

N_CT =12,0 кВт.

В качестве режущего инструмента принимаем фрезу червячную чистовую однозаходную для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем по ГОСТ 9324-80. Основные параметры фрезы: m₀ = 3,0 мм - модуль; D_Ф= 80 мм - диаметр; L=71 мм – общая длина; Z = 10 - число стружечных канавок (зубьев); класс точности фрезы – В; тип фрезы – 2 (цельная), правозаходная, без модификации профиля зуба . Принимаем материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5.

По [1, карта 1,2а] находим табличное значение осевой подачи при чистовой обработке:

S_О.ТАБЛ = 1,4 – 2,0 мм/об (m₀ <10 мм; R_Z 30 мкм)

Осевая подача с учетом условий резания определяется по формуле [1,с. 218]:

= S_О.ТАБЛ ·K_MS · K_βS · K_Z1S · K_ZS ·K_FS ,

где K_MS – поправочный коэффициент в зависимости от обрабатываемого материала;

K_βS – поправочный коэффициент в зависимости от угла наклона зубьев;

K_Z1S – поправочный коэффициент в зависимости от числа заходов фрезы;

поправочный коэффициент в зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса;

K_FS - поправочный коэффициент в зависимости от направления подачи.

Из [1, карта 1,5 и с.218]:

K_MS =0,9 (сталь 45;НВ 229);

K_βS =1,0 (β=0⁰ , разноименный наклон витков фрезы и зубьев колеса);

K_Z1S 1,0 (фреза однозаходная);

K_ZS =0,8 (при Z=24);

K_FS =1,2 (попутное фрезерование).

=(1,4 – 2,0)·0,9·1,0·1,0·0,8·1,2=1,21-1,73 мм/об

Уточняем значения по паспорту станка 53А50: S_О = 2,0 мм/об

По [1, карта 1,3] находим нормативную стойкость фрезы и износ инструмента: Т_ТАБЛ =240мин, h_З =0,3мм (для чистовой фрезы по ГОСТ 9324-80 при обработке стали).

По [1, карта 1.4] находим табличное значение скорости резания:

V_ТАБЛ = 24 м/мин (для R_Z 30 мкм);

По [1, карта 1.5, с.223] находим поправочные коэффициенты на скорость:

- от обрабатываемого материала

K_MV=0,8 (для стали 45;НВ229);

- от угла наклона зубьев колеса

K_βV =1,0 (β=0⁰ );

- от числа проходов фрезы

K_V=1,0 (один проход);

- от класса точности фрезы

K_ΔV =1,0 (класс В);

- от материала фрезы

K_ИV=1,0 (Р6М5);

- от отношения требуемой стойкости к нормативной

K_ТV=1,0 (при Т/Т_ТАБЛ =1,0);

- от числа заходов фрезы

K_Z1V =1,0 (один заход).

Расчётная скорость резания

V=V_ТАБЛ ·K_MV ·K_βV ·K_V · K_ΔV ·K_ИV ·K_ТV ·K_Z1V = 24·0,8·1,01,0·1,0·1,0·1,0·1,0=19,2 м/мин

Частота вращения шпинделя

n=1000·V / π·D_Ф =1000·19,2/ π·80=76,43 мин^-1

Уточняем значения по паспорту станка: n_П =63 мин^-1

Действительная скорость резания

n=1000·V_Д = π·D_Ф· n_П /1000= π·80· 63 /1000=15,8 м/мин

По [1, карта 1.6] находим нормативную величину осевой передвижки фрезы: В_ТАБЛ =9,0 мм ( β=0⁰ ; Z = 24; m₀ = 3 мм).

По [1, карта 1.6а] находим поправочные коэффициенты на величину осевой передвижки:

K_SВ –в зависимости от величины подачи;

K_tВ –в зависимости от глубины резания;

K_βВ –в зависимости от угла наклона зубьев колеса.

K_SВ =1,0 – для прямозубых колес при величине подачи S_О = 2,0 мм/об;

K_tВ =1,0– при чистовой обработке на глубину t=1,8 m₀ ;

K_βВ =0,9 – для левого колеса при попутном фрезеровании при β=0⁰ для правозаходной фрезы.

В= В_ТАБЛ · K_SВ · K_tВ · K_βВ =9,0·1,0·1,0·0,9=8,1 мм

Число осевых передвижек фрезы [1, с. 221]

W=(L-2l-l_Н –l_К ) / В,

где L=71 мм – длина фрезы;

l=4 мм – длина буртика;

l_Н – величина начальной установки;

l_К - величина конечной установки;

В – величина осевой передвижки.

l_Н =1,4В+π·m / 2=1,4·8,1+ π·3 / 2=16,05 мм

l_К =1,25· m / tg α·cos β+ π·m / 2=1,25·3 / tg 20⁰·cos 0+ π·3 / 2=15,01 мм

W=(71-2·4-316,05-15,01) /8,1=3,94

Значение говорит о том,что число возможных передвижек W=3

По [1, карта 1.8] находим число переточек. При m₀ = 3 мм, D_Ф=80 мм при чистовой обработке число переточек

К=16

Полную стойкость фрезы за весь срок службы находим по формуле [1, с. 231]

ƩТ=Т(К+1)·( W+1) / 60=240·(16+1)·(3+1) /60=272 ч

Т – заданный по технологии период стойкости 240мин.;

Расход фрез на 1000 часов работы [1, с. 231]

Р=1000 / ƩТ=1000/272=3,67 шт

Принимаем Р= 4 штуки.

Длина рабочего хода

L_Р.Х =L_РЕЗ +l₁ +l₂ =B+k·y,

где В=35 мм – ширина зубчатого венца;

k=1,0 – коэффициент, учитывающий угол наклона зубьев (0⁰);

y=49 мм - суммарная величина врезания и перебега при фрезеровании прямозубого колеса.

L_Р.Х =35+1,0·49=84 мм

Основное время обработки

Т₀ = L_Р.Х ·Z / (S_О ·n_П · Z₁)=84·24 / 2,0·63·1=16 мин,

где Z₁ =1 – число заходов фрезы.

Время на обработку заданной партии деталей N=4000 шт.

Т_N = 16·4000=64000мин =1066 ч.

Расход фрез на обработку заданной партии деталей

Р_N = Р₁₀₀₀ · Т_N /1000=4·1066/1000=4,24шт.

Принимаем Р_N =4 фрезы.