Дерябин Проектирование высокопроизводителныкх режушчикх инструментов 2015

м/мин устанавливаем наработку чистовой части Т = 73 мин. Поправочные коэффициенты на наработку принимаем по приложению 9;

Kтв = 1, Kтр = 1, Kтз = 1, Kтд = 1, Kто = 1, Kтм = 1 (назначаем СОЖ – сульфофрезол ГОСТ 122-54). Наработка с поправочными коэффи-

циентами Тм.н = 73 мин. По той же скорости резания и стойкости черновых зубьев Т = 76 мин находим подъем черновых зубьев

Szo = 0,25 мм на зуб.

Для 1-й группы обрабатываемости и 2-й группы качества при скорости резания V = 7 м/мин по приложению 8 ограничиваем подъем черновых зубьев до Szo = 0,15 мм.

8. Глубину стружечной канавки, необходимой для размещения стружки при подъеме Szо = 0,15 мм определяем по формуле, приняв коэффициент помещаемости K = 3,

h = 1,1283 3 125 0,15 = 8,46 мм.

В приложении 10 ближайшая большая глубина стружечной канавки h = 9 мм. Проверку на жесткость протяжки делаем, так как диаметр по дну стружечной канавки D0 −2h = 54 −2 9 = 36 мм,

т.е. меньше 40 мм:

hж = (0,2...0,23)Do = 0,22 54 =11,88 мм; hж > h.

Поэтому выбранную канавку принимаем для дальнейших расчетов. Если бы оказалось, что hж < h, то подачу нужно было бы уменьшить по формулам (5), (6).

9. Шаг черновых зубьев принимаем по приложению 10. Так как глубине h = 9 мм соответствует несколько значений шага, то согласно п. 9 методики принимаем меньший: to = 20 мм, профиль № 13, поскольку при делении длины протягивания L = 125 на to = = 20 мм не получается целое число. Остальные элементы стружечной канавки: bo = 6 мм; r = 4,5 мм; R = 14 мм. Число одновременно участвующих в работе зубьев определяем по формуле (7), отбрасывая дробную часть: Zp =125/20 = 6,25 ≈ 6.

10. Максимально допустимую силу резания берем минимальной

из трех Рст, Pхв, Pоп:

Pст = 0,9·220 000 = 198 000 H;

Pхв = 340230 H (см. п. 4);

величину Pоп определяем по формуле (10), а площадь опасного сечения:

Fоп = 0,785(54–2·9)2 = 1017,36 мм;

41

Pоп = 1071,36·400 = 406944 Н.

Таким образом, Рmax = 194238H.

11. Число зубьев в группе Zc определяем по формуле (13), где go = 286 Н для Szo = 0,15 мм и γ = 20° из приложения 11; Zp = 6; Kpм = 1,4; Kpо = 1; Kpн = 1; Kpр = 1 – из приложения 12;

Принимаем Zс=3.

12. Определяем расчётную силу протягивания по формуле (26):

P = 3,14 56 286 (6 +1) 1 1 1 1,4 =164 281,45 H. 3

Так как Р < Pmax, то пересчитывать go и определять новое значение подачи Szo не надо.

13. Полный припуск определяем по формуле (31):

A =56,03 −54 = 2,03 мм.

Припуск на черновых зубьях находим по формуле (32), где из приложения 14 Ап = 16 мм, из приложения 15 Ач = 0,10 мм;

Ao = 2,03 −(0,16 +0,10) =1,77 мм.

14. Число групп черновых зубьев определяем по формуле (56) io = (21,770,15) =5,9 ;

принимаем iо = 5.

Остаточную часть припуска находим по формуле (57):

Аост =1,77 −2 5 0,15 =0,27 мм.

Из приложения 14 находим подачу на первый переходный зуб

Szn1 = 0,05 мм, так как 0,5Аост > Szп1, то Аост оставляем в черновой части и увеличиваем количество секций на единицу: iо = 6.

15.Число черновых зубьев определяем по формуле (59), число переходных зубьев Zп = 4 – из приложения 14, чистовых зубьев Zч =

=10 и число калибрующих зубьев Zк = 6 – из приложения 15. Общее число всех зубьев находим по формуле (58):

∑Z =3 6 +4 +10 +6 =38 .

16.Длину режущей части протяжки определяем по формуле (68). Шаги черновых и переходных зубьев одинаковы и равны 20 мм; шаги чистовых и калибрующих зубьев являются переменными,

42

принимаем их из приложения 16 t1 = 14 мм, t2 = 15 мм, t3 = 16 мм. Размеры профиля h, b, r, R одинаковые для всех трёх шагов: их берём из приложения 10 по меньшему шагу.

Для t1 = 14 мм: h = 6 мм, b = 6 мм, r = 2,5 мм, R = 8 мм,

Lp = 20 (18 + 4) + (14 +15 +16) 3 +14 + (14 +15 +16) 2 = 679 мм.

Новые два варианта рассчитываем для Zp2 = Zp +1 = 6 +1 = 7 и

Zp3 = Zp + 2 = 8 .

Из формулы (7) находим шаг черновых зубьев для обоих вари-

Значение шага округляем до ближайшего меньшего значения, т.е. to2 = 17 мм, to3 = 15 мм. По приложению 10 определяем соответствующие этим шагам глубины профиля стружечных канавок (берём большее значение).

Для to2 = 17 мм h2 = 7мм, для to3 = 15 мм h3 = 6 мм. По формуле

(5) находим при K = 3:

Принимаем Szo3 =0,07 мм. С п. 11 расчёт 2 и 3 варианта продол-

жаем как для 1 варианта. Результаты расчета сведены в табл. 2. Сравнив основные показатели Lp, b, Szo и Z, видим, что опти-

мальный вариант – 2-й, так как протяжка наименьшей длины. Определение остальных элементов конструкции протяжки производим только для этого варианта.

17.Диаметр калибрующих зубьев Dк = Dmax = 56,03 мм.

18.Число выкружек и их ширину на черновых зубьях определяем по приложению 17: n = 12, а = 7,5 мм.

19.Число выкружек на переходных и чистовых зубьях определяем по приложению 18: n = 12, а1 = 6 мм.

20.Диаметр и длину передней направляющей находим согласно п. 19 алгоритма расчета: Dп.н = 54,00e8, lп.н = 0,75·125=93,75 мм.

21.Длину переходного конуса выбираем по приложению 21 lп.к = 20 мм.

43

22. Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба определяем по формуле (102): L1 =160 + 25 + 40 +125 + 25 = 375 мм.

44

23.Диаметр и длину задней направляющей находим согласно

пп. 22 и 23 алгоритма расчета: Dз.н = 56,03f7, lз.н = 45 мм (см. приложение 22).

Протяжку выполняем с задним хвостовиком. Диаметр заднего хвостовика принимаем по ГОСТ 4044–70 (см. приложение 4)

меньшим, чем диаметр переднего хвостовика dз.хв = 36 мм, длину заднего хвостовика берём по приложению 22 lз.хв = 125 мм.

24.Общую длину протяжки рассчитываем по формуле (104):

L = 375 + 581 + 45 + 125 = 1126 мм.

Принимаем L = 1125 мм.

25. Возвращаемся к п. 17 и определяем диаметры зубьев. Результат сводим в табл. 3.

5.2. Расчёт прямобочной шлицевой протяжки

Исходные данные.

1. Протягиваемая заготовка: материал – сталь 40Х; твёрдость

НВ ≤ 229; состояние – после отжига; диаметр отверстия до протягивания D0 = 54,8Н11(+0,19), внутренний диаметр шлицев d = = 56Н7(+0,03), наружный диаметр шлицев D = 65Н10(+0,12); ширина

+0,071

шлицевых впадин b = 10F10 ; число шлицев z = 8; размер

+0,013

45

фаски 0,5×45; параметр шероховатости Ra ≤ 2,5 мкм по d; Rz ≤ 20 мкм по dо и по D; длина протягивания Lд = 60 мм.

2.Станок горизонтально-протяжной, модель 7Б56; тяговая сила

Q =19 600 Н; максимальная длина хода штока Lmax = 1600 мм; диапазон рабочих скоростей 1,15…11,15 м/мин; состояние – удовлетворительное.

3.Производство – крупносерийное.

4.Длина протяжки, допустимая возможностями инструменталь-

ного производства и заточного отделения, Lmax = 1600 мм. Порядок расчёта. Расчёт начинаем с установления схемы рас-

положения зубьев на протяжке, группы обрабатываемости и группы качества. Принимаем предварительную схему расположения зубьев ФКШ. Окончательно схема расположения зубьев будет ус-

тановлена после расчёта длины круглой части. Если Lк > Lд, то фасочные зубья следует расположить между переходными и чистовыми круглыми, т.е. принять схему КопФКчкШ.

1.Группа обрабатываемости – 1-я (см. приложение 1)

2.Группу качества устанавливаем для каждой поверхности шлицевого отверстия отдельно по приложению 2. Так как центрирование производится по внутреннему диаметру d = 56Н7 и параметр шероховатости поверхности выступов Ra ≤ 2,5 мкм, то группа качества поверхности выступов – 2-я, боковых сторон и поверхностей впадин – 3-я.

3.Материал рабочей части протяжки (передний конус, передняя направляющая и задний) – сталь Р6АМ5 (см. приложение 3).

4.Конструкция протяжки – с приваренным хвостовиком, материал хвостовика – сталь 40Х. Конструкцию хвостовика и размеры принимаем по ГОСТ 4044-70 или по приложению 4.

Диаметр переднего хвостовика dхв = 50 мм, диаметр заднего

dз.хв = 25 мм.

Силу, допустимую прочностью переднего хвостовика, рассчитываем по формуле (1), приняв площадь опасного сечения Fоп = = 1134,1 мм2 по приложению 4 и при [σ]р = 300 МПа:

Рхв = 300·1134,1 = 340 230 Н.

5. Передние и задние углы зубьев протяжки выбираем по приложению 5:

γо = γп = γч = γк = 20°, αо =αп =3°, αч = 2°, αк =1°.

46

6.Скорость резания (см. приложение 7) для круглой части, которая имеет наиболее высокую группу качества (2-ю), V = 7 м/мин. Так как в приложении 3 сталь 40Х отмечена звёздочкой (вязкая), то снижаем скорость на 20 %, т.е. V = 7·0,8 = 5,6 м/мин.

7.Определяем подачу черновых зубьев по средней наработке между двумя отказами (см. приложение 7). Сначала устанавливаем наработку чистовой части при V = 5,6 м/мин, Т = 79 мин., для чер-

новых зубьев при V = 5,6 м/мин, Т = 84 мин. и Szо = 0,25 мм на зуб на сторону. Наработка с учётом поправочных коэффициентов, принятых по приложению 9, составляет

Тм.н = 84 0,8 1 1 1 1 1 = 66,4 м.

Для круглой части, предназначенной для обработки поверхности 2-й группы качества, подачу черновых зубьев ограничиваем по рекомендациям прил. 8: Szо = 0,19 мм.

8. Определяем глубину стружечной канавки по формуле (2), приняв предварительно коэффициент помещаемости K = 3 согласно рекомендациям методики.

Для круглых зубьев

h = 1,1283 3 60 0,18 = 6,59 мм.

По приложению 10 принимаем ближайшую большую глубину стружечной канавки h = 7 мм.

Для фасочных и шлицевых зубьев

h = 1,1283 3 60 0,19 = 7,569 мм.

По приложению 10 принимаем h = 8 мм. Глубину стружечной канавки, допустимую жёсткостью протяжки (диаметр сечения по дну стружечной канавки менее 40 мм), определяем по формуле (4).

Для фасочных и круглых зубьев

hж = 0,23 54,8 =12,604 мм,

для шлицевых

hж = 0,23 56 = 12,88 мм.

Так как hж > h , то выбранную канавку h = 8 мм принимаем для дальнейших расчётов. Если бы оказалось, что hж > h , то подачу уменьшают по формулам (5), (6).

9. Определяем шаг черновых зубьев to и число одновременно работающих зубьев Zp. Шаг черновых зубьев принимаем по приложению 10 – наименьший из всех имеющихся и соответствующий

47

данной глубине профиля: h = 8 мм, to = 18 мм. Остальные элементы профиля: b = 6 мм, r = 4 мм, R = 12 мм.

Число одновременно работающих зубьев рассчитываем по формуле (7):

Zp = 60 /18 = 3,33 .

Если Zp получается нецелым, то дробную часть не учитывают. Принимаем Zp = 3.

10. Определяем максимально допустимую силу резания Рmax, являющуюся наименьшей из трех сил Pст, Pхв, Pоп:

Pст = 0,8Q = 0,8 · 196 000 = 156 960 Н,

Pхв = 340 230 Н.

По формуле (10), приняв [σ]р = 400 МПа, находим

Pоп = 0,785[σ]р(dо – 2h)2 = 0,785·400(54,8–2·8)2 = 472708 Н.

Следовательно, принимаем Рmax = Pст = 156 960 Н.

11. Определим числа зубьев в группе Zc по формуле (13) для каждой части протяжки раздельно, подставив в формулу (14) вместо Bmax значения Вф max, Вк max, Вш max. Максимальную длину режущих кромок на фасочных зубьях определяют приближённо по формуле

(15):

Bф max = b + 2c + (d – dо) = 10 + 2·0,5 + (56 – 54,8) = 12,2 мм,

где с = 0,5 мм из приложения 20.

По приложению 13 при Вф max ≤ 9 и D = 25 – 54 мм, поэтому допускается Zc = 1. Максимальную длину режущих кромок на круг-

лых зубьях определяем по формуле (17)

Вк max = πd/z – (b + 2c) = 3,14·56/8 – (10 + 2·0,5) = 10,98 мм.

Максимальная длина режущих кромок на шлицевых зубьях

Вш max= bmax = 10,071 мм.

Удельную силу резания go в формуле (14) определяем из приложения 11: для γ = 20° и Szo= 0,19 – go = 362 Н/мм; поправочные коэффициенты находим по приложению 12: Kрм = 1,0; Kрр = 1,0; Kрк = 1,1 для фасочных и шлицевых зубьев, так как группа качества для них – 3-я; для круглых при второй группе качества Kрк = 1,0. Поправочный коэффициент Kро = 1 для СОЖ, принятой по приложению 9 (сульфофрезол):

Zc.ф = (12,2·8·362·4·1·1·1·1)/156 960 = 0,9, принимаем Zc.ф = 1; Zc.к = (10,98·8·362·4·1·1·1·1)/156 960 = 0,86, принимаем Zc.к = 1; Zc.ш = (10,071·8·362·4·1·1·1·1)/156 960 = 0,82, принимаем Zc.ш = 1.

48

12. Силу протягивания на каждой части протяжки рассчитываем по формулам (27)–(30):

Рф = Вф max·Z·go·(Zp + 1)·Kp/Zc.ф = 12,2·8·362·4·1/1 = 141325 Н; Рш = Вш max· Z·go·(Zp + 1)·Kp/Zc.ф = 10,071·8·362·4·1/1 = 108662 Н; Рк = Вк max·Z·go·(Zp + 1)·Kp/Zc.ф = 10,98·8·362·4·1/1 = 126384 Н.

Так как силы резания на каждой части протяжки не превышают Pmax = 156960Н, то пересчитывать go и определять новое значение подачи Szo не нужно.

13. Распределяем припуск между разными частями протяжки. Припуск на фасочную часть определяем по формуле (33), где Dф находим по формуле (34), а диаметр окружности DЕ, проходящий через точку пересечения исходных профилей фаски и прямобочного паза, по формулам (35)–(37):

ctgλе = (7,071+2 0,5) ctg(8,2821451°) +1+2 0,5 ctg47° =7,97 ; 7,071

λЕ =7,15о ;

DЕ = B/sinλЕ = 7,071/sin7,15° = 56,82 мм; Dф = DЕ + 0,4 = 56,82 + 0,4 = 57,2 мм;

Aф= Dф – D0 min = DЕ + 0,4 – D0 min = 57,2 – 54,8 + 0,12 = 2,52 мм.

Припуск на круглую часть находим по формуле (46):

Ак = dmax – D0 min = 56,03 – 54,8 = 1,23 мм.

Припуск на черновые зубья определяется по формуле (48):

Ако = 1,23 – (0,24 + 0,12) = 0,87 мм,

где Ак.п = 0,24 мм из приложения 14, Ак.ч = 0,12 мм из приложения

15.

Припуск на шлицевую часть находим по формуле (49), а диаметр первого шлицевого зуба Dш1 по формуле (50):

Аш= Dmax – Dш1 = 65,12 – 57,18 = 7,94 мм; Dш1 = DЕ + 2·Szo = 56,8 + 2·0,19 = 57,18 мм.

Припуск на черновые шлицевые зубья определяем по формуле (55), в которой Аш.п = 0,24 мм берем из приложения 14, Аш.ч = = 0,08 мм – из приложения 15:

Аш.о = Аш – Аш.п – Аш.ч = 7,94 – 0,24 – 0,08 = 7,62 мм.

14. Находим число групп черновых зубьев iо, остаточный припуск Аост и его распределение. Число групп черновых зубьев iо оп-

49

ределяем по формуле (56), подставив в неё соответствующие значения Ао и Szo, принятые для каждой части:

iф = Aф/2Szф = 2,52/2·0,19 = 6,6.

Принимаем iф = 6. Находим остаточный припуск по формуле

(57):

Аост ф = 2,52 – 2·0,19·6 = 0,24 мм.

Добавляем один зуб с подачей Szф = 0,12 мм.

iк.о = Aк.о/2Szo = 0,87/2·0,19 = 2,29, принимаем 2, Аост к = 0,87 – 2·0,19·2 = 0,11 мм.

Так как Аост к < 2Sп1 (см. приложение 13), то добавляем один переходный зуб с подъемом 0,055 мм. Тогда iкп = 3.

iш.о = Aш.о/2Szo = 7,62/2·0,19 = 20,05, принимаем 20; Аост ш = Аш.о – 2Szo·io = 7,62–2·0,19·20 = 0,02 мм.

Этот остаточный припуск будет срезан переходными зубьями. 15. Общее число зубьев определяют по формуле (60),число фасочных зубьев – по формуле (64), число круглых – по формуле (62)

и число шлицевых – по формуле (63):

Zф = 7·1 = 7.

Число круглых черновых зубьев рассчитывается по формуле (65):

Zк.о=2·1=2.

Число круглых переходных зубьев Zк.п = 2 из приложения 14 плюс один зуб для срезания остаточного припуска:

Zк.п = 3.

Число круглых чистовых Zк.ч = 4, калибрующих Zк.к = 4:

Zк = 2 + 3 + 4 + 4 = 13.

Число черновых шлицевых зубьев определяем по формуле (66):

Zш.о = 20·1 + 1 = 21.

Число шлицевых переходных зубьев из приложения 14 Zш.п = 4, число шлицевых чистовых зубьев Zш.ч = 2, число шлицевых калибрующих Zш.к = 3:

Zш = 21 + 4 + 2 + 3 = 30,

ΣZ = 7 + 13 + 30 = 50.

16. Подъемы переходных зубьев круглой и шлицевой частей принимаем по приложению 14: для круглых Sп1 = 0,08 мм, Sп2 = 0,04

мм, для шлицевых Sп1 = 0,08 мм, Sп2,3 = 0,04 мм.

Подъёмы чистовых зубьев круглой и шлицевой частей принимаем по приложению 15: для круглых Szч = 0,02 мм (два зуба); Szч = = 0,01 мм (два зуба); для шлицевых Szч = 0,02 мм (два зуба).

50