Расчет конструктивных элементов червячной фрезы

Табл. 5.3.

Расчет конструктивных элементов фрезы

                                                                                  

№

п.п.

 

Искомая величина

Формула

Результат

Наименование

Обоз-

начен.

1.

Расчётный наружный

диаметр шлицевого вала

D_p

D_p = D_max – 2C_min

118.964

2.

Расчётный внутренний

диаметр шлицевого вала

d_p

d_p = d_min + 0,25Δd

111.425

3.

Расчётная ширина шлица

b_p

b_p = b_min + 0,25Δb

17.936

4.

Диаметр начальной

окружности вала

d_w

d_w =

 

117.946

5.

Угол шлица

γ_w

γ_w  =

 

8.747°

6.

Минимальное значение

углового параметра

α_α

α_α = arcsin(0,5sinγ_w)

4.361°

7.

Максимальное значение углового параметра

α_f

α_f =

21.189°

8.

Значение углового параметра для второй точки

α₂

α₂ = γ_w

8.747°

9.

Значение углового параметра для третьей точки

α₃

α₃ =

 

12.894°

10.

Значение углового параметра для четвертой точки

α₄

α₄ =

17.041°

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Продолжение табл. 5.3.

11.

Абсциссы точек профиля фрезы

X₁

X₁ = 0,5 d_w[(α_α - γ_w) –

cos α_α(sinα_α - sinγ_w)]

-5.194

X₂

 

X₃

X₃ = 0,5 d_w[(α₃ - γ_w) –

cosα₃ (sinα₃ - sinγ_w)]

0.183

X₄

X₄ = 0,5 d_w[(α₄ - γ_w) –

cosα₄ (sinα₄ - sinγ_w)]

0.588

X₅

X₅ = 0,5 d_w[(α_f - γ_w) –

cosα_f (sinα_f - sinγ_w)]

1.293

12.

Ординаты точек фрезы

Y₁

Y₁= 0,5 d_w × sinα_α ×(sinα_α - sinγ_w)

-0.341

Y₂

 

Y₃

Y₃= 0,5 d_w× sinα₃ ×(sinα₃ - sinγ_w)

0.935

Y₄

Y₄= 0,5 d_w× sinα₄ ×(sinα₄ - sinγ_w)

2.437

Y₅

Y₅= 0,5 d_w× sinα_f ×(sinα_f - sinγ_w)

4.463

13.

Абсцисса центра заменяющей окружности

X₀

X₀=

20.409

14.

Ордината центра заменяющей окружности

Y₀

Y₀=

-3.497

15.

Радиус заменяющей окружности

R₀

R₀=

 

20,706

16.

Коэффициенты уравнения отклонений заменяющей окружность

A

A=

0.254

B

B =

-0.06

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

17.

Величины углов соответствующие наибольшим откл-ми

α_m1

α_m1 =

 

18.302°

α_m2

α_m2 =

10.849°

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

 Продолжение табл.5.3.

18.

Абсциссы точек, соответствующие наибольшим отклонениям

X_m1

X_m1=0,5 d_w[(α_m1 - γ_w) –

cosα_m1 (sinα_m1 - sinγ_w)]

0.767

X_m2

X_m2=0,5 d_w[(α_m2 - γ_w) –

cosα_m2 (sinα_m2 - sinγ_w)]

0.07

19.

Ординаты точек, соответствующие наибольшим отклонениям

Y _m1

Y _m1= 0,5 d_w × sinα_m1 ×(sinα_m1 - sinγ_w)

2.999

Y _m2

Y _m2= 0,5 d_w × sinα_m2 ×(sinα_m2 - sinγ_w)

0.401

20.

Наибольшие отклонения точек заменяющей окружности от теоретической кривой

Δρ₁

Δρ₁=  

-0.018

Δρ₂

Δρ₁ =

0.002987

21.

Суммарная величина отклонений

Δρ

Δρ = | Δρ₁| +| Δρ₂|≤ ⅔Δb

0.021

22.

Шаг витков фрезы по нормали

P_no

P_no =

37.054

23.

Толщина зуба фрезы по начальной прямой

S

S =

19.048

24.

Толщина зуба для третьей и четвертой расчетных точек профиля зуба

S₃

S₃ = S - 2 X₃

18.683

S₄

S₄ = S - 2 X₄

17.873

25.

Высота головки зуба фрезы до усика

h'_a

h'_a = 0,5(d_w - d_p)

3.26

26.

Высота головки зуба фрезы

h_a

h_a = Y₅

4.463

27.

Угол фаски

E_ф

E_ф = 35° при z = 4…8

45 °

 

E_ф = 45° при z = 10…14

28.

Высота фаски

h_ф

h_ф = 2C · tg E_ф

29.

Величина смещения фаски от начальной прямой

h_f

h_f = | Y₁|

0.341

Продолжение табл. 5.3.

30.

Ширина канавки по дну впадины профиля фрезы

V

V = P_no – (S + 4C)

16.006

31.

Глубина канавки

U

U = 1,5 … 4,0

1.5

 

32.

 

Полная высота зуба фреза

 

h₀

 

h₀ = h_a + h_f + h_ф + U

 

7.304

33.

Высота шлифовальной части зуба фрезы

h_шл.

h_шл. = h_a + h_f + h_ф

5.804

34.

Высота усика

h_ус.

h_ус. = h_a - h'_a

1.202

35.

Ширина выкружки вала

S₅

S₅ =

3.175

36.

Ширина усика

b_ус

b_ус = (0,3…0,8)S₅

0.952

37.

Угловой параметр уравнения проверки ширины выкружки валика

μ

 

μ =  

0.016

38.

Проверка условия по ширине выкружки валика

 

S₅ > d_p μ + b_ус

3.175> 2.733

39.

Угол усика

E_ус

E_ус = 45°

45°

40.

Передний угол

γ

γ = 0°

41.

Задний угол на вершине фреза

α_b

α_b = 10…12°

12°

 

 

Для определения допусков на размеры ширины зуба червячно-шлицевой фрезы, нужно взять 1/3…1/4 Δb. Затем полученное значение следует разделить на два, после чего вычесть из верхнего предельного отклонения ширины зуба вала и прибавить к нижнему предельному отклонению, действия следует производить по модулю. 

 

Δb=0,043мм; (0,043*1/3)/2= 0,007мм

Верхнее предельное отклонение ширины зуба фрезы +0,061

Нижнее предельное отклонение ширины зуба фрезы +0,046

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Рис. 5.4.  Профиль фрезы в нормальном сечении

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

6. Конструирование фрезы

Конструирование фрезы выполнено на основе результатов расчёта конструктивных элементов, технических условий к червячным шлицевым фрезам по ГОСТ 8027-60 (СТ СЭВ 880-78) и рекомендаций [1] с учётом достижений современной технологии изготовления червячных фрез. Ко­нечным результатом конструирования является рабочий чертёж фрезы, который содержит все данные о конструкции, определяющие фор­му, размеры, допуски, шероховатость поверхностей, материал и другие сведения, необходимые для изготовления, контроля и эксплуатации фрезы.

 Конструирование зуба фрезы

Правильно сконструированный зуб чистовой червячной шлицевой фрезы со шлифованным профилем должен отвечать следующим требованиям: 1) обеспечить свободный выход шлифовального круга; 2) отвечать условию достаточного числа переточек фрезы и её долговечности; 3) исключить образование седловины при затыловании резцом и шлифовальным кругом; 4) обеспечить достаточный объём стружечной канавки; 5) удовлетворять условию прочности нового и сточенного зуба; 6) соответствовать общей компоновке фрезы и условиям: наибольшего числа зубьев, прочности тела фрезы и виброустойчивости.

При конструировании выбираются: 1) передний угол γ = 0; 2) задний угол α_b =12°; 3) диаметр посадочного отверстия d._и =27 4) толщина тела фрезы t = 0,5 d._и

Конструирование зуба фрезы выполнено в следующем порядке :

1) Выбрана координатная система с началом О_и

2) определен масштаб М =4:1

3) проведена окружность радиусом 0,5D_eu

4) построен центральный угол E⁰

5) построен угол С = 1/4 E

6) вычислен и отложен заты­лок Кмм.

7) построен угол α_b =12⁰     

8) проведена хорда через точки α и b

9) из середины хорды восстановлен перпендикуляр, который пересекает линию угла α_b

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

10) отмечен центр О', окружности заменяющей кривую первого затылка К

11) построена из центра О' окружность, проходящая через точки α и b

12) построена из центра О' окружность, проходящую через точку g

13) засечен центр О_к шлифовального круга дугами: радиусом R_k = 40 мм из центра и радиусом, равным R= (О'α - h_шл + R) из центра О'

14) проведена окружность радиусом R_к=40 мм

15) помечены точки касания F и точки f и m

16) вычислен второй затылок K₁ = (1,4÷1,8)

17) из центра O_и проведена окружность через точку f

18) вычислен X = (α'm/αα')K₁ мм

19) отложены величины X и K₁

20) из центра O_и проведена окружность и помечена точка l

21) проведены две хорды, соединяющие точки W и f

22) из середин обеих хорд восстановлены перпендикуляры и помечена точка О'' их пересечения

23) из центра проведена окружность, заменяющая второй затылок (K₁) через три точки l, f и W

24) из центра O_и проведена окружность радиу­сом R₅ через точку S (точка S находится по второму затылку, т.е. радиусом О''g) из середины дуги проведена окружность радиусом r₅

25) касательно к окружности проведена под углом μ = 20° линию спинки зуба

26) проведена окружность диаметром d_и=40 мм

27) проведено соответствие: B = 0,7H и n>0,5B

28) условие выполнено, поэтому обведен контур зуба утолщенной линией и проста­влены натуральные размеры H и B.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Рис. 6.5. Конструирование зуба фрезы

 Габаритные и конструктивные размеры фрезы. Технические требования

 

Чистовые червячные шлицевые фрезы изготовляют цельной конструкции, однозаходными с правым направлением витков по среднему цилиндру и левым направлением продольных винтовых канавок.

 

Основные размеры фрез для обработки стандартных шлицевых валов

с прямобочным профилем установлены ГОСТом 8027-60. Диаметр и число зубьев фрезы установлены в зависимости от высоты обрабатываемого

профиля. Меньшие диаметры и большее число зубьев приняты для валов средней серии Z_u=14 при D_eu=100 мм. Длину фрезы можно определить по следующей приближѐнной формуле: L= (2...3)/P_XO+ 6...7=105 мм, с округлением результата в большую сторону до числа кратного 5.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Основные требования к исполнению конструктивных элементов и конструкции фрезы в целом регламентированы ГОСТом 8027-60

 

Рис. 6.7. Конструктивные элементы червячной шлицевой фрез

1. Червячные шлицевые фрезы изготовляют из быстрорежущей стали марок Р6АМ5, P12 ГОСТ 19265-73.

2. Твердость фрез должна быть HRC = 62...65.

3. Неполные витки должны быть сняты. Толщина вершины зубьев не­полных витков фрезы должна быть не менее половины толщины вершины цельных зубьев.

4. Шероховатость обработанных поверхностей должна быть по ГОСТ 2789-73: передней, боковых поверхностей, вершин зубьев и торцовой поверхности центрирующего буртика R_a ≤ 0,32 мкм; цилиндрической поверхности буртика R_a ≤ 0,63 мкм; поверхности посадочного отверстия R_a ≤ 0,16 мкм.

5. Шпоночная канавка выполняется по ГОСТ 9472-90.

6. Допуски на элементы фрез не должны превышать величин, указан­ных в табл. 6.8.

 

Таблица 6.8

Технические требования

№

п/п

Проверяемые параметры

Нормальные шаги фрез в мм

Св. 25

Наибольшая погрешность шага

±20

Наибольшая накопленная ошибка шага на длине любых двух шагов

± 32

Радиальное биение по наружному диаметру

Отклонение переднего угла от номинального значения (только в сторону увеличения)

30°

Отклонение шага винтовых стружечных канавок в % от размера шага винтовой канавки

± 2

Накопленная ошибка окружного шага канавок

Наибольшая разность окружных шагов канавки в пределах одного оборота

Конусность по наружному диаметру по длине фрезы

Радиальное биение буртиков

Торцовое биение буртиков

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

7. Точность исполнения элементов профиля стандартами не регламентируется. При выполнении рабочего чертежа фрезы допуски на профиль зубьев устанавливают исходя из технических возможностей метода профилирования шлифовального круга на операции затылования. В настоящее время профилирование кругов для затылования червячных фрез производят стальными накатниками или алмазными роликами. Оба метода обеспечивают точность размеров профиля ± 0,01 мм. В соответствии с данной точностью округляются расчетные размеры профиля, проставляе­те на чертеже.

 

Окончательный контроль и аттестацию фрезы по точности осуществ­ляют по результатам измерения контрольного кольца из стали марок 45, 50, 40Х твердостью НВ = 190...210, нарезанного фрезой на шлице - или зубофрезерном станке, соответствующего установленным для него нормали точности. Наружный диаметр кольца принимают равным наружному диаметру вала D внутренний - 0,5D.

8. Отклонение толщины зубьев пробного кольца должно соответствовать отклонению на толщину зубьев вала на протяжении не менее 1/3 высоты зуба, считая от наружного диаметра. На остальном участке допускается отклонение только в сторону поднутрения, величина кото­рого на каждой из боковых сторон не должна превышать 2/3 величины допуска на толщину зубьев вала.

9. На торце фрезы должны быть чётко нанесены: товарный знак предприятия-изготовителя, обозначение фрезы по ГОСТ 8027-60 (СТ СЭВ 880-78), угол наклона передних винтовых поверхностей, шаг винтовой стружечной канавки, марка инструментальной стали.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

 

Заключение

В данном курсовом проекте научилась составлять инструментальную наладку на изготовление детали на токарном станке с револьверной головкой, также представлена инструментальная наладка, представляющая собой комплект режущих и вспомогательных инструментов,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

 установленных на станке в рабочем положении для выполнения технологической операции. Такими наладками оснащаются все современные токарные станки с ЧПУ. Состав комплекта определяется содержанием операции. В качестве вспомогательного используется нормализованный инструмент, входящий в комплект поставки станка, резцы выбираются по ГОСТ для определенных операций.

Был произведен расчет и построение общих конструктивных элементов червячной шлицевой фрезы для нарезания шлицевого вала средней серии, а также указаны технические требования, предъявляемые к ней. При выполнении работы были изучены темы “Фрезы с затылованными зубьями”, “Инструменты, работающие по методу огибания, для деталей с неэвольвентным профилем”. Так же было построено графическое определение профиля фрезы в нормальном сечении, был сконструирован зуб фрезы.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Список литературы

 

1.Проектирование инструментальной наладки на токарно-револьверный станок с ЧПУ. Составители А.Ю. Попов, Е.В. Васильев, Д.С. Реченко. Омск: ОмГТУ, 2012.

2.Методическое указание к курсовому проектированию «Расчет и проектирование червячной шлицевой фрезы». Составители А.Ю. Попов, Е.В. Васильев, Д.С. Реченко. Омск: ОмГТУ, 2012.

3. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование ме­таллорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1963.

 

4.Проектирование инструментальной наладки на токарно-револьверный станок мод. 1В340Ф30 с ЧПУ: Метод указания / Сост. А.Ю. Попов и др. – Омск: ОмГТУ. 2012. – 40с.

 

5.Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов / Г.Н.Сахаров, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с., ил.

 

6.Справочник конструктора - инструментальщика: Под общ.ред. В.И. Баранчикова. - М.: Машиностроение, 1994. – 560 с., ил. 3.Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. – М.: Машгиз, 1963. – 952с., ил.

 

7.Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. – М.: Машиностроение, 1975. – 344 с., ил.