Вопрос 2: Методика расчета валов и подшипников коробок скоростей подач станков.

Для расчета вала и его подшипников определяют проекции всех действующих сил в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Валы обычно рассматривают как балки на шарнирных опорах, что соответствует наиболее типичному случаю для валов

к оробок скоростей, когда в каждой опоре установлен один подшипник качения. Если на валу расположено несколько поочередно работающих шестерен, то необходимо выяснить, в каком случае имеются наибольшие нагрузки на опоры и наибольший изгибающий момент на валу. для этого иногда производят расчет при нескольких включениях.

Расчет валов на прочность производят обычными методами, известными из курсов «Сопротивление материалов» и «детали машин», с учетом, что в сечении действуют знакопеременные изгибающие моменты и постоянный крутящий момент, если не учитывать крутильных колебаний. Для длинных валов может возникнуть опасность их взаимного поворота на такой угол, при котором произойдет раскрытие стыка в зубчатых колесах. В этом случае необходимо произвести проверку валов на жесткость. При расчете подшипников нагрузки на подшипники определяются как опорные реакции R при соответствующих режимах работы. При наличии осевой нагрузки А ее учитывают обычными способами при определении эквивалентной радиальной нагрузки Q=f(R,A) для различных типов подшипников. При определении расчетной нагрузки Q_P учитывают коэффициент динамичности нагрузки k_Д; Q_P= k’_Д∙Q. Значение k’_Д, можно принимать из условия, что половина силы удара в шестернях передается подшипникам. В этом случае k’_Д=0.5(k_Д+1)

где k_Д — динамический коэффициент для зубчатых колес (см. ниже). Окружные скорости (отнесенные к шейке вала) не должны превышать определенного предела, например 15—25 м/сек для шарикоподшипников и 7,5 мIсек для роликоподшипников легкой серии. В противном случае может быть снижена расчетная долговечность подшипника. Полученные нагрузки и реакции в валах и опорах используются также для расчетов шлицев, шпонок, гаек, втулок и других деталей коробок скоростей.

Вопрос 3:Особенности конструирования затылованных и острозаточеных фрез.

П о конструкции зубьев фрезы могут быть с острозаточенными и затылованными зубьями. Затылование — процесс образования задней поверхности инструмента по некоторой кривой (обычно спираль Архимеда) для получения задних углов. У острозаточенных фрез задние углы получают заточкой. Фрезы работают с малыми подачами на зуб, поэтому их изнашивание проис­ходит по задней поверхности, и затачивать их целесообразно по задней поверх­ности. По задней поверхности затачивают острозаточенные фрезы. Однако такую за­точку не всегда возможно и не всегда целесообразно выполнять. Форма произво­дящей поверхности может быть сложной, исключающей возможность заточки зад­ней поверхности зуба шлифовальным кругом. Нецелесообразно производить заточ­ку задней поверхности у фрез с точным профилем, например у червячных зубо­резных и шлицевых, потому что в этом случае нужно вновь обеспечить требуемую точность профиля и шага зубьев. Для приведенных случаев целесообразнее при­менять затылованные зубья, заточка кото­рых производится по передней поверхности, что обеспечивает ее просто­ту.

Острозаточенные фрезы отличаются многообразием типов. К ним относятся цилиндрические, торцовые, дисковые, кон­цевые, угловые, шпоночные, Т-образные и др. Все типы острозаточенных фрез, несмотря на их многообразие, имеют много общего в методике расчета, назначении и оформлении конструктивных элементов.

К общим конструктивным элементам относятся: диаметр фрезы, по­садочные размеры (диаметр отверстия, шпоночная канавка), число зубьев и их форма.

Для сокращения номенклатуры фрез их наружные диаметры стандартизованы. Размерные ряды диаметров составлены по геометрической прогрессии со знамена­телем φ, равным 1,26; 1,58, т. е. равным знаменателю ряда частоты враще­ния шпинделей фрезерных станков. Такой выбор размерного ряда наружных диа­метров обеспечивает неизменность скорос­тей резания при применении фрез любо­го диаметра, в том числе для фрезерных станков, частота вращения, шпинделя кото­рых изменяется по геометрической прог­рессии со знаменателем φ = 1,41

Диаметр посадочных отверстий выби­рают в зависимости от наружного диа­метра фрезы, но не более 60 мм с округ­лением до стандартного ряда: 16; 22; 27; 32; 40; 50 и 60 мм.

Цилиндрические и дисковые фрезы. Особенностью конструкций этих фрез является расположение главных режущих кромок на цилиндре, ось которого совпадает с осью вращения инструмента, параллельной об­рабатываемой поверхности. У цилиндрических фрез нет вспомогатель­ных режущих кромок, и они работают в условиях свободного резания. Зубья дисковых фрез, наоборот, на одном или обоих торцах снабжены вспомогательными режущими кромками. Причем, в отличие от цилинд­рических фрез, их диаметр значительно больше длины фрезы. Оба типа фрез, как правило, насадные, с отверстием и шпоночными пазами для крепления на оправках.

Для снижения колебаний сил резания и вибраций зубья цилиндриче­ских фрез часто делают винтовыми. При этом возникает нежелательная осевая составляющая силы резания. Однако условия отвода стружки из зоны резания фрез с винтовыми зубьями значительно лучше, чем фрез с прямыми зубьями.

Затылованные фрезы

Д- наружний диаметр = D+2H H=h+K+r - высота зуба K= r=1…5 мм

K- величина затылования h- высота профиля фрезы r – радиус впадины

Наружные диаметры по ГОСТу стандартизованы. В диапазоне от 40 до 120 мм через 5 мм. от 120 до 230 мм через 10 мм

Диаметр отверстия под оправку стандартизован и обслуживает несколько наружных диаметров. Длина фрезы выбирается в зависимости от профиля детали. Число зубьев Z для фрез с мелким профилем с увеличением диаметра число зубьев увеличивается. У фрез с глубоким профилем с увеличением диаметра число зубьев уменьшается, т.к. диаметр фрезы не успевает за ростом высоты профиля (у всех модульных фрез).

Ширина зуба В = (0,8…..1,0) Н для обеспечения прочности и запаса на переточки.

Число зубьев = 8 – 18 шт (с четным и нечетным количеством).

Типы фрез. Фрезы с затылованными зубьями получили широкое распространение в промышленности и применяются в основном для деталей с фасонным профилем. Кроме фрез специального назначения, предназначенных для обработки деталей с самыми разнообразными профилями, имеется также целый ряд фрез стандартного типа. Из них надо отметить: фрезы полукруглые выпуклые и вогнутые, фрезы пазовые, фрезы концевые обди­рочные , фрезы дисковые зуборезные, фрезы червячные зуборезные , фрезы червячные для шлицевых валов с прямобочным профилем и т.д.

Фрезы затылованные делятся на две группы: а) с нешлифованным и б) со шлифованным профилем. К последним относятся фрезы, пред­назначенные для обработки резьбы, зубчатых колес, шлицевых валов. Эти фрезы все гребенчатые с прямыми или винтовыми канавками.

Фрезы изготовляются в основном насадные и в небольшой номен­клатуре концевые (например, резьбонарезные гребенчатые, червяч­ные для червячных колес).

Особенности конструкции.: Основное преимущество затылованной фрезы заключается в том, что она дает неизменный и идентичный профиль обрабатываемой детали в течение всего периода своей экс­плуатации. Поэтому они получили широкое распространение при фрезеровании фасонных поверхностей. Заточка фрез с затылованными зубьями осуществляется по передней поверхности. Заднюю криволинейную поверхность обычно не шлифуют после термической обра­ботки за исключением фрез резьбонарезных гребенчатых и червяч­ных всех видов. В результате этого профиль зуба остается неисправ­ленным, а обезуглероженный слой неснятым. Фрезы с нешлифован­ным профилем обладают не только пониженной точностью, но и малой стойкостью из-за быстрого затупления вершины зуба, вызванного повышенными режимами резания, недостаточной остротой режущих кромок и др. При неправильной эксплуатации затупление захваты­вает не только вершину, но и распространяется на затылованную часть. Это требует удаления большого слоя металла при переточках. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы затылованные фрезы не подвергались большому износу и всегда были хорошо заточены.

Лучше затачивать эти фрезы чаще и меньше, чем режеи больше. При этих условиях затылованные фрезы обеспечиваютзначительно большее количество переточек по сравнению с фрезами с остроконечными зубьями.

Пространство для помещения стружек по мере переточки увели­чивается для затылованных фрез и уменьшается для фрез с остроконечными зубьями (фиг. 151, в), что отрицательно ска­зывается на работе последних.

Однако, наряду с преимуществами, затылованные фрезы обладают и целым рядом крупных недостатков. Из них необходимо отметить невозможность выбора большего числа зубьев и значительное биение вершин их по окружности в пределах 0,04—0,12 мм и более. Первый недостаток обусловлен особой формой зуба, второй — отсутствием операции круглого шлифования фрезы по окружности зубьев. При этом общепринятый метод заточки по передней поверхности не только не устраняет биения, но чаще всего его усугубляет.

Из-за малого числа зубьев, вызывающего неравномерность фре­зерования и повышенное биение зубьев, качество фрезерованной по­верхности получается значительно ниже, чем при работе остроконеч­ными фрезами.

В связи с недостатками затылованных фрез имеется тенденция применять для обработки фасонных поверхностей вместо них фрезы с остроконечными зубьями, которые обеспечивают значительное повы­шение стойкости инструмента и чистоты фрезеруемой поверхности.

Билет 8