Проектирование режущих инструментов
..pdf5.8. ПРЯМОЗУБЫЙ ЗУБОРЕЗНЫЙ ДОЛБЯК
Прямозубые долбяки применяются для обработки колес с наружными и внутренними зубьями. Существует четыре типа долбяков: дисковые, ча шечные, втулочные, хвостовые (ГОСТ 9323-79), которые выпускаются трех классов точности АА (для колес 6-й), А (7-й) и В (8-й степени точно сти). Для колес с наружными зубьями применяют в основном дисковые и чашечные типы. Чашечный тип используют в том случае, когда имеется препятствие для выхода долбяка (или его крепежной гайки) из резания: обработка блочных колес или колес с фланцами.
При проектировании долбяк представляют зубчатым колесом с изме няющейся по длине зуба коррекцией. Поэтому диаметры и толщина зуба долбяка в его различных торцовых сечениях отличаются. За счет этого на боковых режущих кромках создаются необходимые задние углы. У перед него торца I-I (новый долбяк) коэффициент смещения XQ> 0, сечение 0-0 называется исходным, а расстояние а от него до переднего торца - смеще нием исходного сечения (рис. 15). Несмотря на смещение профиль зуба ко леса, нарезаемого как новым, так и сточенным долбяком (до сечения 11-П), получается теоретически правильным (эвольвентным). Однако в первом случае высота зуба колеса оказывается меньше, а во втором - больше, по сравнению с высотой зуба колеса, нарезанного долбяком, сточенным до исходного сечения. Но эта разница в высотах не имеет практического зна чения и отражается только на размерах переходных кривых и величине ра диального зазора.
Рис. 15. Прямозубый дисковый долбяк
При изготовлении прямозубого долбяка задняя поверхность от на ружной кромки выполняется конической с углом наклона образующей к оси долбяка аа (задний угол поверху), а задние поверхности боковых кро
мок - эвольвентными винтовыми. При этом одна сторона зуба имеет левое направление, а другая - правое. Передняя поверхность выполняется в виде внутреннего конуса с углом наклона образующей к торцу уа (передний угол).
Последовательность проектирования:
1. Определить геометрические размеры колес Z\ и 7а но формулам (1). Поскольку долбяк прямозубый, индексы /и л опускаются и при Х х = |- Х 2\
угол зацепления колес а 12 = а .
2. В соответствии с конструкцией колеса 7\ определить тип долбяка и его номинальный делительный диаметр dow по табл.7.
При выборе следует стремиться к его уменьшению, имея в виду
экономию инструментального материала.
dow
3. Определить число зубьев долбяка: 7 0 = -----, округлить его до бли-
т
жайшего четного числа, после чего скорректировать фактический диаметр dow = mZa. Вместе с этим должно быть ZD>17.
Таблица 7. Выбор делительного диаметра долбяка
Тип долбяка |
|
т |
|
|
мм |
||
|
|
||
|
75 |
1...4 |
|
|
100 |
1—5,5 |
|
Дисковый |
125 |
2...1 |
|
|
160 |
6...9 |
|
|
200 |
8...11 |
|
|
50 |
1...3 |
|
Чашечный |
80 |
1...4.5 |
|
100 |
1-5,5 |
||
|
|||
|
125 |
5...7 |
4. Вычислить величину радиуса основной окружности долбяка: rb<,=zro»cosa> rm =0,5d„.
Задаться коэффициентом высоты головки зуба tiao долбяка, равным 1,25 при т ^ 2,75 и 1,3 при т £ 3, а ножки зуба h^Q= h*ao. (Напомним, что у колеса /£, = 1, tifo = 1,25).
5.Вычислить коэффициент смещения профиля нового долбяка по формуле, применяемой для стандартных долбяков [2]:
^o =0,0l(Z-10).
6.Рассчитать геометрические размеры нового долбяка - высоту го ловки зуба и ножки зуба:
Ко = « (* £ + Х в\ hfo = m{h'fo - Х а),
и радиусы, и диаметры окружностей выступов (головок) и впадин (ножек):
^ао ” Гow ^ |
^ ао ~ |
rfo ~ ^ow ~ ^ f o » ^ /о |
= ^ /о * |
Толщина зуба на делительной окружности диаметром |
: |
||
S0 = ~ + 2X0m i% a.
Толщина зуба долбяка (ширина режущей кромки на наружном диа метре):
- + mva - mva„ >S„.
■ dao[ i
cosa = -^ -
где величина Saomin приведена в долях модуля в табл. 8.
Таблица 8.Выбор минимальной величины толщины зуба долбяка
•^aomin |
m |
|
MM |
(0,41 -0 ,4 6)m |
1,00- 1,25 |
(0,31-0,40)m |
1,75-2,5 |
(0,25-0,30)m |
2,75-4,0 |
^oorain
MM
(0ДО - 0,25)m
s |
1 |
оf |
t |
m
4 , 5 - 6
7 - 1 2
Если <*S'aomin, то увеличить повторив расчеты с п. 2, или уменьшить Х0 на 50%, оставив прежним значение d ^ , и повторить расче
ты с п. 6. Если Sao > , то коэффициент Х0 можно увеличить.
После корректирования dw или Х0 определить радиус ги граничной точки L (рис. 16, а) эвольвентного профиля нового долбяка из условия за цепления с поверхностью вспомогательной рейки, воспроизводимой дви жением профиля круга, шлифующего боковую заднюю поверхность дол бяка по способу обката:
V- 5 |
. |
/и(А* - Х п) л |
rlo + PL« |
PLO = rowsm a---- 4 ----- oJ> 0, |
|
где pLo~ радиус кривизны эвольвенты долбяка в точке L.
/£ = 1,1 —1,25 —коэффициент высоты головки прямой части профи ля круга;
Рис. 16. Образование граничной точки эвольвенты долбяка: а - нового; б - сточенного
7. Проверить новый долбяк на правильность зацепления его с колесом Z\. Сначала рассчитать угол зацепления a w, величина которого отличается
от угла а, так как наружный диаметр нового долбяка и межосевое расстоя ние его с колесом больше, чем при обработке долбяком, сточенным до ис ходного сечения:
mvaw = mva + |
Sa + .£ —тстп |
ч -> a w, |
|
|
m[Z\ + Z J |
где S\ - толщина зуба колеса Z\ на окружности радиуса rx\ a w находится по таблице эвольвентных функций [7].
Затем найти межосевое расстояние нового долбяка и колеса Z\\
а _ т{%1+Z0) |
cos а |
2 |
cosaw |
Теперь можно проверить новый долбяк:
а) на отсутствие подрезания зубьев колеса долбяком и интерференции (пересечения) переходной кривой на ножке зуба колеса Z\ с головкой зуба колеса 7а (рис. 17/z). Интерференция отсутствует, если rq ^ гр или < рр
(рис. 17^z), т.е. в том случае, когда эвольвента нарезанного колеса Z\ длин нее, чем при расчете радиуса гр. Также при pq> 0 нет подрезания зубьев колеса долбяком. Расчет pq ведется по формулам:
pq =awsuuxw- r aosm aao,
c o s a . 0 , = — ; Р р = 4 г р ~ г Ь ’
Гао
б) на отсутствие интерференции (срезания) головки колеса Z\ с пере ходной кривой долбяка, находящейся на его ножке. Срезания не будет, ес ли rL >ra, или pL > ра (см. рис. 17, б), т.е. в том случае, когда возможная длина обрабатываемой эвольвенты на головке зуба колеса Z\ больше, чем при расчете радиуса га. Расчет выполняется по формулам:
p ^ a ^ sin a ^ -p ^ O ,
P a = V r .2 “ ГЬ >
в) достаточна ли высота зуба нарезаемого колеса Zt новым долбяком:
га - г л >2,25m; |
rA =awгт, |
|
где Гуф - радиус фактической окружности впадин колеса. |
||
Если условия "a", V |
не обеспечиваются, то еще раз увеличить d ^ , |
|
повторив расчеты с п. 2, или уменьшить X0i повторив расчеты с п. 5. |
||
Если не выполняется |
условие и6", |
то следует увеличить dw или |
уменьшить XQ, повторив расчеты с п. 6.
На основе анализа результатов расчета возможна комбинированная
корректировка параметров d(nei XQ, |
которые будут соответствовать оп |
тимальной конструкции долбяка. |
|
а |
б |
Рис. 17. Проверка условий pq < рр (а) и pL > ра(б)
8. Определить коэффициент допустимого смещения профиля сточен ного долбяка из условия отсутствия подрезания зуба вспомогательной рей кой (шлифовальным кругом), имеющей отрицательное смещение Х'0т (см. рис. 16, б):
Z0sin2 а |
• |
Здесь имеется в виду, что подрезание осуществляется граничной точ кой К , находящейся на прямолинейной части профиля круга (см. также п.
6).
Если получится Х'0 < 0 (при малом Zo), то сечение II - П (см. рис. 15)
полной сточенности долбяка расположится слева от исходного сечения.
Если Х'0 > 0 и большеХ ^ то принять Х'0 = Х 0.
9. Рассчитать геометрические размеры сточенного долбяка по форму
лам, аналогичным приведенным в п. 6:
10. Проверить сточенный долбяк на правильность зацепления, пользу ясь, как и в п. 7, построениями, показанными на рис. 17.
Вначале рассчитать угол зацепления и межосевое расстояние сточен ного долбяка и колеса Z\ \
|
inva'w - |
inva + |
^ -> a'w; |
|
|
|
|
m(Z,+Z0) |
|
|
|
|
, |
_ m(Z, +Z0) |
cosa |
|
|
|
|
л |
/ |
* |
|
|
|
2 |
cosaw |
|
|
Проверить колесо Z\ на отсутствие интерференции переходной кри |
|||||
вой на ножке зуба с головкой зуба колеса Z2, т.е. на условие |
< рр: |
||||
|
Р'ч = < - < |
- С sina'ao; |
cosa'*, = |
|
|
|
|
|
|
ГХО |
|
Проверить колесо Z\ на отсутствие срезания головки его зуба (см. рис. |
|||||
17, б). Срезания не будет, если p'L £ рв. Рассчитывается p'L так: |
|
||||
|
P L = a 'w s in a rw - р '^ , . |
|
|
||
Здесь |
= 0, так как у сточенного долбяка принимается г'и = (см. |
||||
рис. 16, б и 17, б). |
|
|
|
|
|
Проверить высоту зуба нарезаемого колеса Z\ по условию |
|
||||
|
rfl - г}ф > h ± 0,02/и; r^> = a!w - rQO; |
h = 2,25т |
|
||
Если указанные условия проверок не выполняются, то уменьшить ве личину - Х'0, например, на 50% и расчеты повторить, начиная с п. 9, или принять - Х '0= 0 или увеличить Z^.
11.Задавшись величиной заднего угла а а = 6...8°, рассчитать:
-смещение исходного сечения переднего торца (см. рис. 15):
t g a a
-смещение сечения П - П полной сточенности до исходного сечения:
а,~ -Х 'т
tga„
- величину стачивания:
£,» < ! + at;
-толщину дискового долбяка:
В= Вр +6| + (3 - 5 ) мм,
где Ь\ - толщина ступицы, равная 8... 12 мм при <>100 мм и 16...25 мм
при daw> 125 [2].
Высота чашечного долбяка увеличивается на глубину выточки.
12.Вычислить величину заднего угла на боковой кромке зуба долбяка
внормальном сечении:
tga* = tgaesina.
Величина a N должна быть не меньше 2°. Иначе следует увеличить а до 8...9°, повторив расчет, начиная с п. 11.
13. Задавшись величиной переднего угла уа = 5...10° на вершине зуба, рассчитать главный угол профиля долбяка а ш и радиус гы основной ок ружности, необходимые для шлифования боковых задних поверхностей зуба долбяка:
tg a
tgа и = l - tg a etgyfl
гьи=г„ со*а ,-
14. Определить размеры зуба нового долбяка по постоянной хорде (см. рис. 15) для контроля его зубомером в "плоскости” передней поверх ности:
- 0 ,5 ^ tg a,
Sx = ^ 0cos2a B; hm =
cosya
5.9.РАБОЧИЙ ЧЕРТЕЖ ИНСТРУМЕНТА
Увсех инструментов в технических требованиях указывается марка и ГОСТ материала режущей части, а у сварных инструментов - марка и ГОСТ материала каждой составной части.
На чертеже пальцевых, дисковых, червячных затылованных фрез сле
дует указать: d flo, dMl, d, h0, 0, Zc, K 9 K X9 tf, ay yfl, a „ , ширину В или длину L инструмента, ширину и глубину захода шпоночного паза, размеры выточки для облегчения шлифования отверстия, длину шлифо
вальной части затылованного зуба. В увеличенном масштабе вычерчивает ся профиль X n,Zn режущей кромки в "плоскости" передней поверхности или шаблона для предварительного контроля профиля. Координаты Х п,Zn, а также р ^ ,у к а з ы в а ю т с я на чертеже в отдельной таблице. У
пальцевых фрез отмечаются величины Ку, KyU Кр9 ц и угол профиля 0, стружечной канавки на торцовой части. У червячной фрезы, кроме того, показываются yw , шаг /о и ход tx зубьев (витков основного червяка), Т%- шаг стружечных канавок и их направление, число заходов, длина 1$ кон трольных буртиков, размеры канавки между зубьями для облегчения затылования шлифовальным кругом (при модуле больше 4 мм). У червячных фрез составной конструкции вычерчиваются элементы припаиваемых зубьев или привариваемых гребенок с указанием их размеров. У червяч ных фрез в хвостовом исполнении наносятся размеры хвостовика и опор ной цапфы в соответствии с размерами шпинделя выбранного зубофрезер ного станка. В данном случае показываются также места сварки и размеры свариваемых частей.
У долбяков указываются величины |
dao, dfoJ SQ - у переднего |
|
торца, предел стачивания |
утлы уа, а в, а*, размеры выточки, толщина |
|
опорной стенки Ъи диаметр ступицы (чашечный долбяк), размеры зуба по постоянной хорде S*, hm для контроля зубомером в "плоскости" передней поверхности, а также диаметр основной окружности dy, и главный угол профиля а и долбяка (необходимые для изготовления боковых задних по верхностей зуба) и пр. У долбяков составной конструкции диаметром бо лее 160 мм вычерчиваются элементы припаиваемых или привариваемых зубьев, или секторов с указанием их размеров на общем виде.
На рабочих поверхностях приводится шероховатость, данные которой указаны в табл. 9 и стандартах на инструмент. На нерабочих поверхностях шероховатость показывается в правом верхнем углу чертежа (Ra=2,5...5 или Ях=10...20).
В технических требованиях на основе указанных стандартов приво дятся допустимые отклонения основных параметров рабочих элементов инструмента от номинальных: наружного диаметра, диаметра посадочного отверстия, размеры хвостовика, биения лезвий и торцов, отклонения ок ружного шага и его наибольшей накопленной погрешности, величина пе реднего угла. Кроме того, для долбяков показываются допустимые откло нения переднего и заднего углов, а для червячных фрез - отклонения осе вого шага и его накопленной погрешности на длине трех шагов, шага стружечных канавок, отклонение от радиальной передней поверхности, конусообразность наружного диаметра и пр. Эти последние данные можно найти в работе [2].
|
|
Параметр шероховатости Rл мм |
|
Наименование поверхности |
Долбяки |
Червячные фрезы |
Дисковые |
|
и пальцевые фрезы |
||
|
|
|
|
Передняя |
0,32 |
0,63 |
0,63 |
Задние |
0,32 |
0,32...0,63 |
0,63 |
Посадочное отверстие |
0,16...0,32 |
0,32 |
0,63 |
Базовый торец |
0,16 |
0,32...0,63 |
0,63... 1,25 |
Опорный торец выточки |
0,63 |
0,32...0,63 |
0,63... 1,25 |
Буртики |
0,63 |
0,32...0,63 |
0,63... 1,25 |
В табл. 10 отдельно вынесены величины допустимой погрешности профиля инструментов. В технических требованиях следует указать сред ства контроля профиля и отклонения свободных размеров. Следует указать также вид маркировки и ее место на инструменте.
Таблица 10. Допустимые погрешности профиля инструментов
Модуль /я, |
|
Погрешность профиля, мкм |
|
|
мкм |
Долбяки |
Червячные фрезы |
Дисковые фрезы |
Пальцевые фрезы |
1...2 |
4 |
8 |
50 |
- |
2...3,5 |
6.3 |
10 |
50 |
- |
3.5...6 |
8 |
12 |
63 |
- |
6...10 |
10 |
16 |
70 |
- |
10...16 |
12.5 |
20 |
80 |
80 |
16...25 |
- |
25 |
- |
80 |
25...40 |
- |
- |
- |
100 |
Примечания:
1. Погрешностьfa при контроле шаблоном выявляется в виде зазора (просвета), при контроле на приборах расстоянием между двумя теоретическими эвольвентами, проходящими через наиболее выступающие точки действительного профиля.
2. Для дисковых, пальцевых н червячных фрез погрешность fa следует отнести к рассчитанным координатам 2п профиля, представив ее в виде допуска с симметрич ными отклонениями координат. Это удобно при контроле координат оптическими средствами.
3. Для переходных закруглений инструментов допуск на профиль следует увели чить в 2 раза.
В маркировке дается: марка материала режущей части, т, а, р, Zu Х\, Tti уаи другие характерные эксплуатационные параметры.