Дерябин Проектирование высокопроизводителныкх режушчикх инструментов 2015
.pdf
Для шлицевой эвольвентной протяжки |
|
|
|
||||||
D = db |
1+(β−t |
Е |
)2 |
, |
(41) |
||||
E |
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
β = |
−θ0 ; |
|
|
|
(42) |
||||
|
π |
2 |
Sp |
|
|
|
|
|
|
θ0 = |
− |
−invαg ; |
(43) |
||||||
2 |
d |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
invαg = tg αg −αg ; |
|
(44) |
|||||||
tE – угол развернутости эвольвенты в точке Е: |
|
||||||||
tЕ =β−tgαg . |
|
|
(45) |
||||||
Припуск на круглую часть шлицевых протяжек всех схем определяют по формулам:
– для прямобочных
Aк = D0 max −dmin ; |
(46) |
– для эвольвентных |
|
Aк = Da −D0 min . |
(47) |
Припуск на черновые зубья круглой части шлицевых прямобочных и звольвентных протяжек
Aк = Ак −(А.ко.п + Ак.ч) , |
(48) |
где Ак.п – припуск на переходные круглые зубья (из приложения 14); Ак.ч – припуск на чистовые круглые зубья (из приложения 15).
Припуск на шлицевую часть протяжек всех схем |
|
Аш = D – Dш1, |
(49) |
где Dш1 – диаметр первого шлицевого зуба, |
|
Dш1 = DE + 2Szo. |
(50) |
Для прямобочных протяжек |
|
D = Dmax. |
(51) |
Для эвольвентных |
|
D = Df max. |
(52) |
Первый шлицевой зуб в группу не объединяют, и выкружки на нем не делают. Но если фасочные зубья отсутствуют, то для первого шлицевого зуба предусматривается групповое построение из
двух зубьев. При этом: |
|
– для схем КШ |
|
Dш1 = d + 2Szo; |
(53) |
31
– для схемы ШК |
|
Dш1 = D0 min + 2Szo. |
(54) |
Припуск между шлицевыми черновыми, переходными и чистовыми зубьями распределяют следующим образом:
Aш.о = Аш −(Аш.п + Аш.ч) , |
(55) |
где Аш.п выбирают из приложения 13; Аш.ч – из приложения 14. 14. Определение числа групп черновых зубьев io, остаточного
припуска и распределение его. Число групп черновых зубьев io
(или число зубьев при Zc = 1) определяют по формуле |
|
||
i = |
Ao |
. |
(56) |
|
|||
o |
2Szo |
|
|
|
|
||
Полученное дробное число групп черновых зубьев округляют до ближайшего меньшего целого числа. Остаточный припуск, по-
лученный при этом, определяют по формуле |
|
Aост = Ао – 2Szoio. |
(57) |
Остаточный припуск в зависимости от его величины относят к черновой, переходной и чистовой частям по следующему правилу:
а) если половина припуска превышает подъем зубьев на сторону первой переходной группы, то для его срезания назначают одну группу черновых зубьев;
б) если половина остаточного припуска меньше подъема на сторону первой переходной группы (для круглых и шлицевых зубьев шлицевых протяжек), но не менее 0,02...0,03 мм, остаточный припуск добавляют к припуску на переходную часть;
в) если половина остаточного припуска меньше 0,02 мм, то остаточный припуск переносят на чистовые зубья, число которых увеличивается;
г) «микронную» часть остаточного припуска переносят на последние чистовые зубья.
15. Определение числа зубьев:
а) для круглых протяжек общее число зубьев
∑Z = Zo + Zп + Zч + Zк ; |
(58) |
для черновых зубьев |
|
Zo = ioZc , |
(59) |
где io – принятое число групп черновых зубьев после распределения остаточного припуска.
32
Число зубьев переходных, чистовых и калибрующих определяют по приложениям 14 и 15 и корректируют в зависимости от распределения припуска;
б) для шлицевых протяжек общее число зубьев для всех схем, кроме ФШ, определяют по формуле
∑Z = Zф + Zк + Zш ; |
(60) |
для схемы ФШ |
|
∑Z = Zф + Zш . |
(61) |
Числа круглых, шлицевых зубьев являются суммами черновых, переходных, чистовых и калибрующих зубьев:
Zк = Zк.о + Zк.п + Zк.ч + Zк.к ; |
(62) |
Zш = Zш.о + Zш.п + Zш.ч + Zш.к . |
(63) |
Фасочные зубья – только черновые: |
|
Zф = iфZс.ф . |
(64) |
Число черновых зубьев на круглой и шлицевой частях опреде-
ляют по формулам: |
Z |
= i |
Z |
|
; |
|
|
(65) |
|
|
.о |
.о |
|||||
|
|
к |
к с.к |
|
|
|||
Z |
ш.о |
= i Z |
с.ш |
+1 |
; |
|
(66) |
|
|
ш |
|
.о |
|
|
|||
для схем КШ, ШК |
Zш.о = iш |
Zс.ш . |
|
|
(67) |
|||
|
.о |
|
||||||
Число указанных зубьев корректируется в зависимости от размещения остаточного припуска.
Число переходных, чистовых и калибрующих зубьев берется из приложений 14 и 15.
16. Определение длины режущей части протяжки: |
|
а) для круглой протяжки длина режущей части |
|
Lp = lo + lп + lч + lк = to (Zo + Zп) + ∑tч + ∑tк , |
(68) |
где ∑tч + ∑tк – сумма переменных шагов соответственно чистовых и калибрующих зубьев, которые определяются из приложения
16; |
|
б) для шлицевых протяжек длина режущей части |
|
lp = lф + lк + lш, |
(69) |
где для схемы ФКШ |
|
33
lф = tоZф ; |
(70) |
lк = tо(Zк.о +Zк ) +tч(Zк.ч +Zк.к −1.)п; |
(71) |
lш = tо(Zш.о +Zш ) +tч(Zш.ч +Zш.к −1.)п; |
(72) |
для схем КФШ и КопФКчкШ |
|
lф = to (Zф +1) ; |
(73) |
lш = tо(Zш.о +Zш ) +tч(Zш.ч +Zш.к −1.)п; |
(74) |
tч – шаг чистовых и калибрующих зубьев (см. приложение 16). Шаги чистовых и калибрующих зубьев переменные, зависят от
шага черновых зубьев.
Профиль стружечной канавки для всех трех переменных шагов одинаковый, выбирается из приложения 10 по меньшему шагу t и средней глубине профиля.
На этом расчет первого варианта заканчивается. Последующие варианты при автоматизированном проектировании рассчитываются для уменьшающихся подач с шагом 0,01 мм до Szо = 0,03 мм. Порядок расчета вариантов тот же, что и для первого, начинается с п. 8 и кончается п. 16.
При ручном счете основные варианты определяют скачкообразным изменением подачи путем увеличения числа одновременно работающих зубьев Zp на единицу для каждого последующего варианта, т.е. Zp + 1, Zp + 2, Zp + 3 и т.д., где Zp определено в п. 9. Затем из формулы (7) находят шаг to, по приложению 10 определяется глубина профиля, соответствующая этому шагу. По формулам
(5) и (6) для найденной глубины рассчитывается новое значение подачи Szо. С п. 11 расчет нового варианта продолжают как для первого варианта.
При выборе оптимального варианта желательно, чтобы протяжка имела относительно небольшую длину Lp, большую ширину зуба b, возможно меньшую подачу черновых зубьев Szo, наименьшее
число всех зубьев ∑Zmin.
После выбора оптимального варианта составляется таблица диаметров зубьев и находятся все остальные параметры протяжки.
17. Расчёт диаметров зубьев: а) круглые протяжки:
34
диаметр первого прорезного зуба (первого зуба Zc = 1) черновой части:
Dо1 = D0 min + 2Szo ; |
(75) |
диаметры прорезных зубьев следующих секций: |
|
Doi = Do1 + 2Szo(i−1) , |
(76) |
где i – номер секции (зуба), начиная со второго;
диаметры зачищающих зубьев на 0,02...0,04 мм меньше диаметров прорезных зубьев;
диаметры калибрующих зубьев Dк и диаметр последнего чистового зуба принимают равным максимальному в пределах допуска диаметру отверстия Dк = Dmax;
б) шлицевые протяжки:
диаметр первого фасочного зуба протяжек для схемы ФКШ |
|
Dф1 = Do + Aocт ; |
(77) |
для протяжек остальных схем |
|
Dф1 = d + Aocт ; |
(78) |
диаметр остальных фасочных зубьев |
|
Dфi = Dф1 + 2Sф(i−1) . |
(79) |
Диаметры черновых зубьев круглой части определяются по формулам (75), (76); диаметр первого шлицевого зуба определяют по формуле (50), а для схем КШ и ШК по формулам (53), (54);
диаметр следующих черновых шлицевых зубьев
Dшi =Dш1 + 2Sош(i–1). (80)
При определении диаметра последнего чернового зуба на круглой и шлицевой частях нужно учитывать рекомендации п. 13.
Размеры переходных и чистовых зубьев определяются с учётом подъема на каждую секцию согласно п. 13.
Диаметр калибрующих круглых и шлицевых зубьев определяется с учётом верхнего отклонения выбранного отверстия:
Dк = D + ES . |
(81) |
Допуски на изготовление зубьев протяжки назначают по ГОСТ
9126-63, ГОСТ 7943-63, ГОСТ 6767-73 и ГОСТ 20365-74.
Диаметр впадин фасочных зубьев:
– для схемы ФКШ
Dв.ф = D0 min; |
(82) |
35
– для схем КФШ, ФШ |
|
Dв.ф = dmin; |
(83) |
– для схемы КопФКчкШ |
|
Dв.ф = Dп.п, |
(84) |
где Dп.п – диаметр последнего переходного круглого зуба предпо- |
|
следней группы зубьев. |
|
Диаметры впадин на шлицевой части: |
|
– для схем ФШК |
|
Dв.ш = D0 min; |
(85) |
– для остальных схем |
|
Dв.ш = dmin. |
(86) |
18. Расчет числа и размеров выкружек: |
|
а) для круглых протяжек диаметром меньше 100 мм число вы-
кружек |
|
|
|
N = |
(2,4...2,8) D |
; |
(87) |
|
|||
|
Zc |
|
|
для протяжек диаметром более 100 мм
N = (0,25...0,3)D . (88)
Zc
Найденные значения N округляют до ближайших четных значений. Ширину выкружки определяют приближенно по формуле
ao = |
πD(Zc −1) |
. |
(89) |
|
N Zc |
||||
|
|
|
Число выкружек и ширину на черновых зубьях можно определить из приложения 17.
Величина радиуса выкружки Rв берется из приложения 18. Там же приведены наибольшие допустимые радиусы шлифовального круга.
Для переходных и чистовых зубьев (с округлением до ближайшего четного)
N = 1,45 D , |
(90) |
а ширина выкружки |
|
aп = ао −(2...3) . |
(91) |
Число выкружек и ширину их можно принимать по приложению 19, радиус выкружек – по приложению 18;
36
б) для шлицевых протяжек число выкружек на фасочной и шли-
цевой частях протяжек равно числу впадин: |
|
nф = nш = z . |
(92) |
При этом на каждом зубе образуется по две криволинейные фаски. На зачищающих зубьях фаски не выполняют.
Ширину режущих секторов для шлицевой прямобочной протяжки по технологическим соображениям на прорезных фасочных и шлицевых зубьях назначают одинаковой и определят по формуле
Бф = Бш =b −2 f , |
(93) |
где f – ширина фаски на шлицевом зубе (приложение 20). Прорезные чистовые зубья при Zс.ш.ч = 2 (Zс.ш.ч – число зубьев в
секции шлицевой чистовой части протяжки) выполняют с фасками с обеих сторон. У протяжек с подъемом на каждый зуб у чистовых и калибрующих зубьев фаски не выполняются.
Ширину выкружек определяют приближенно по формуле для фасочных и шлицевых зубьев:
a = πD/n – Б. |
(94) |
На круглых зубьях шлицевых протяжек, если Zс.к.ч = 1 (Zс.к.ч – число зубьев в секции круглой чистовой части), то выкружки не выполняют, при Zс.к.ч = 2 выполняют выкружки симметрично фасочным зубьям. Число выкружек на черновой и переходной частях
должно быть равно числу шлицев: |
|
пк = z. |
(95) |
Ширина режущего сектора на прорезных зубьях круглой части
после снятия выкружки |
|
|
|
|
|
Бк =0,5Вк , |
|
(96) |
|||
а ширина выкружки |
|
πD − Б |
|
|
|
a |
= |
к |
. |
(97) |
|
к |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Радиусы круга Rк и выкружек Rв при двузубой секции принимают по приложению 18. Чистовые и калибрующие круглые зубья выполняют без выкружек.
У эвольвентных протяжек выкружки на шлицевых зубьях наносятся только в том случае, если Zс.ш = 2.
Если зуб эвольвентной протяжки невысокий (используется только часть профиля), то
37
Бш ≈ 0,25(Вшmin + Вшmax ) . |
(98) |
Если зуб имеет полный профиль, то ширину режущего сектора примерно до середины зуба берут Бш1, а от середины зуба до диаметра последнего режущего зуба Бш2:
Бш1 ≈ 0,25(Вш max + Вш.ср) ; |
(99) |
Бш2 ≈ 0,25(Вш.ср + Вш min ) , |
(100) |
где Вш.ср – толщина зуба по окружности среднего диаметра Dcp между первым и последним зубом расчетного участка, которая определяется по формуле (18);
Dср = 0,5(D1p + Dп.р) , |
(101) |
D1р, Dп.р – диаметры первого и последнего шлицевых зубьев на расчетном участке.
19.Диаметр передней направляющей принимают равным наи-
меньшему диаметру отверстия под протягивание D0 с полем допуска e8. Длина передней направляющей lп.н = 0,75Lд.
20.Длину переходного конуса выбирают по приложению 21.
21.Расстояние (рис. 12) от переднего торца протяжки до первого зуба определяют по формуле
L1 = l1 + l2 + l3 + Lд + 25 , |
(102) |
где Lд (длина заготовки) и l1 принимают в зависимости от диаметра хвостовика (табл. 1).
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
55…70 |
Dхв, мм |
12…20 |
22…28 |
32…50 |
|
l1, мм |
115 |
150 |
160 |
205 |
Для протяжных станков 7Б56, 7Б64, 7Б66–1, 7623, 7633: l2 = = 15 мм, l3 = 500 мм; а для станков 7Б56, 7Б55, 7Б57, 7733, 7А520: l2 = 25 мм, l3 = 40 мм.
22. Диаметр задней направляющей |
|
Dз.н = D + ES , |
(103) |
где ES – верхнее отклонение диаметра обработанного отверстия.
23.Длина задней направляющей принимается по приложению
22.Для тяжелых и длинных, а также протяжек, работающих в автоматическом цикле, проектируют задний хвостовик, данные для которого берут в приложении 23.
38
Рис. 12. Схема расчета длины от торца до первого зуба:
1 – передний хвостовик; 2 – патрон; 3 – опорная плита; 4 – передняя втулка; 5 – заготовка
24. Общая длина протяжки определяется по формуле |
|
L = L1 + Lp + lз.н + lз.хв , |
(104) |
где L1 – длина от переднего торца протяжки до первого зуба; Lp – длина режущей части, lз.н – длина задней направляющей, lз.хв – длина заднего хвостовика.
Если длина протяжки больше допустимой (это относится и к шлицевым, и к круглым протяжкам), то выполняют комплект протяжек.
5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПРОТЯЖЕК
5.1. Расчёт круглой протяжки
Исходные данные. Для выполнения курсового проекта исходные данные берутся из приложения 25.
1. Протягиваемая заготовка: материал – сталь 40X; твердость при протягивании – НВ 229; заготовка после отпуска; отверстие
39
под протягивание обработано; диаметр отверстия до протягивания D0 = 54H(+0,074) мм; диаметр отверстия после протягивания D = = 56H7(+0,030) мм; параметр шероховатости поверхности Ra = 2,5 мкм;
длина протягивания Lд =125 мм.
2. Станок горизонтально-протяжной, модель 7А520; тяговая сила станка Q = 220 000 Н; максимальная длина хода штока Lmax = = 1600 мм (см. приложение 24); диапазон рабочих скоростей 1,6...11,5 м/мин, состояние станка – удовлетворительное; протяжка закрепляется в быстросменном автоматическом патроне.
3.Характер производства – массовый.
4.Длина протяжки, допустимая возможностями инструментального цеха и заточного отделения, не более 1500 мм.
Порядок расчёта.
1.Устанавливаем группу обрабатываемости с помощью приложения 1: сталь 40Х с твёрдостью НВ 229 относится к 1 группе обрабатываемости.
2.Устанавливаем группу качества по приложению 2 в зависимости от шероховатости поверхности и квалитета отверстия. Принимаем вторую группу качества.
3.Материал рабочей части протяжки – быстрорежущая сталь P6M5 (см. приложение 3).
4.Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика – сталь 40Х, размер по ГОСТ 4044-70
или по приложению 4. Диаметр переднего хвостовика Dхв =50 мм, Fоп = 1134,1 мм2. Силу, допустимую хвостовиком, рассчитываем по
формуле (1), приняв [σ]p = 300 MПа:
Рхв = 1134,1·300 = 340 230 Н.
5. Передние и задние углы черновой, переходной, чистовой и калибрующей частей выбираем по приложению 5:
γо = γп = 20° , γч =γк =20°, αо =αп =3°, αч = 2°, αк =1°.
6.Скорость резания устанавливаем по приложению 6: V = 9 м/мин. Сталь 40Х повышенной вязкости, поэтому скорость уменьшаем на 20 %: V = 7,2 м/мин. Эта скорость станком обеспечивается.
7.Подъем черновых зубьев Szo определяем из условия равной стойкости черновой и чистовой частей по приложению 7 для 1-й группы обрабатываемости. Сначала для скорости резания V = 7
40