Уральский государственный технический университет - УПИ
Кафедра «Технология машиностроения»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по "Режущему инструменту"
Студент гр. М-462а Масино П.А.
Руководитель Ничков А.Г.
Екатеринбург
2004
Содержание
1. Проектирование червячной модульной фрезы
1.1 Тип червячной модульной фрезы.
1.2 Конструктивные, геометрические и расчетные параметры червячных модульных фрез:
1.3 Определение размеров профиля зубьев червячной модульной фрезы
2. Проектирование протяжки для обработки цилиндрического отверстия
2.1 Выбор материала протяжки
2.2 Выбор геометрических параметров
2.3 Определение припуски под протягивание
2.4 Выбор хвостовика
2.5 Определение формы и размеров зубьев протяжки
Список используемой литературы.
1. Проектирование червячной модульной фрезы
Червячные модульные фрезы предназначены для нарезания цилиндрических эвольвентных зубчатых колес наружного зацепления с прямыми и винтовыми зубьями.
Червячная фреза представляет собой превращенный в режущий инструмент червяк, у которого для образования режущих кромок прорезаны стружечные канавки и затылованы задние поверхности зубьев.
Исходные данные
: модуль m=2мм; коэффициент высоты головки зуба 0,8; число зубьев нарезаемого колеса Z1
=20; степень точности нарезаемого колеса 8; материал сталь45.
Расчет фрезы:
1.1 Тип червячной модульной фрезы.
Принимаем фрезу типа2-фреза цельная, модуль m=2мм, класс точности А.
1.2 Конструктивные, геометрические и расчетные параметры
червячных модульных фрез:
Высота головки зуба колеса:
h'
=0,8∙m=0,8∙2=1,6мм
Высота ножки зуба колеса:
h''=1,25∙m=1,25∙2=2,5мм
Профильный угол нарезаемого колеса α=20˚
Наружный диаметр червячной фрезы принимаем по (таблице 4) De=63мм
диаметр посадочного отверстия d=27мм
диаметр буртика dб
=40мм
длина фреза L=90мм
ширина буртика lб
=4мм
число стружечных канавок Zи
=12
ширина шпоночного паза bш
=6мм
глубина шпоночного паза t=29,4мм
угол профиля стружечной канавки (табл. 5) ε=18˚
для чистовой фрезы передний угол γ=0˚
задний угол на вершине зуба αв
=10˚
tgαб
=tg αв
∙sin α=tg10˚∙ sin20˚=0,1763∙0,342=0,0602
αб
=3,45˚
Величина затылования
принимаем К=3.
Величина дополнительного затылования
(1,2÷1,5) К=(1,2÷1,5)∙3=3,6÷4,5
принимаем К1
=4,5.
принимаем С=6мм.
Длина фрезы:
L=2∙h'
∙ctgα+x∙tн
+2lб
; L=2∙1,6∙ctg20˚+7∙6,28+2∙4=8,7936+43,96+8=60,75мм
где: х=7мм-коэффициент запаса на осевую перестановку фрезы.
tн
= π∙m=3,14∙2=6,28мм-шаг по нормали.
принимаем фрезу исполнения 2; L=90мм.
Длина шлифованной части отверстия
l=(0,2-0,3)∙L=(0,2-0,3)∙90=18-27мм.
принимаем l=25мм.
Средний расчетный диаметр фрезы
Dр
=Dе
-2h'
и
-0,3К=63-2∙2,5-0,3∙3=57,1мм.
Высота головки зуба фрезы:
h'
и
= h''
=2,5мм
Высота ножки зуба фрезы:
h''
и
= h'
+0,25m=1,6+0,25∙2=2,1мм
Высота зуба фрезы:
hи
= h'
и
+h''
и
=2,5+2,1=4,6мм
Угол подъема витков червячной фрезы
sinτ =, τ =1˚57'
принимаем правозаходную фрезу.
Так как τ =1˚57'<2˚- стружечные канавки выполняем прямыми, β=0˚
Глубина стружечной канавки
Радиус дна стружечной канавки
принимаем r=1,5мм
Шаг по оси α
Угол подьема следа пересечения винтовой поверхности червяка с поверхностью основного цилиндра
cos τ0
= cos τ+ cos α=0,9994∙0,9396=0,939; τ0
= 20˚18'
Радиус основного цилиндра:
1.3 Определение размеров профиля зубьев червячной модульной
фрезы
1.3.1 Профилирование в нормальном сечении.
tн
= π∙m=3,14∙2=6,28мм
при τ =1˚57' величина коррекции угла профиля фрезы в нормальном сечении ∆α=0˚
(табл.1)
Угол профиля в нормальном сечении αи
=α =20˚
Толщина зуба по средней прямой
Sg
и
=
где:∆Sи
=0,11мм, при m=2мм (табл.2).
Радиус закругления ножки зуба фрезы:
r2
=(0,25-0,3)∙m=(0,25-0,3)∙2=0,5-0,6мм
принимаем r2
=0,5мм
Радиус закругления головки зуба фрезы:
r1
=(0,3-0,4)∙m=(0,3-0,4)∙2=0,6-0,8мм
принимаем r1
=0,7мм
Толщина зуба на вершине:
Sв
= Sg
и
-2h'
и∙
tg αи
=3,25-2∙2,5∙0,364=1,43мм
1.3.2 Профилирование в осевом сечении.
Угол профиля на левой стороне зуба равен углу профиля на правой стороне зуба, т.к. винтовые стружечные канавки отсутствуют.
ctg αил
=ctg αип
= ctg αr
=ctg α∙cosτ=2,748∙0,9994=2,746
αил
= αип
=20˚
Шаг по оси:
2. Проектирование протяжки для обработки цилиндрического
отверстия
Исходные данные
: диаметр предварительного подготовленного отверстия d0
=55мм;длина протягивания L=75мм; диаметр протягиваемого отверстия D=60Н9; схема резания – одинарная; материал детали-сталь20.
Протягивание представляет собой высокопроизводительный процесс обработки сквозных отверстий и наружных поверхностей. Режущим инструментом при протягивании является протяжка, которая представляет собой стержень или рейку, снабженную зубьями, постепенно увеличивающимися от начала к концу режущей части инструмента.
2.1 Выбор материала протяжки
Принимаем материал протяжки -быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73
2.2 Выбор геометрических параметров
Передний угол γ=15˚(табл.2)
Угол профиля круга δ=20˚
Главный задний угол:
- черновые зубья: α=3˚
- чистовые зубья: α=2˚
- калибрующие зубья: α=1˚
Диаметр во впадине первого зуба протяжки dвн
=52,8мм
2.3 Определение припуски под протягивание
Фактический припуск:
А= dmax
-do
=60,074-55=5,074мм
где dmax
=60,074мм-верхний предельный размер внутреннего диаметра
обрабатываемого отверстия.
А≈0,005∙d+(0,1-0,2)∙√L=0,005∙55+(0,1-0,2)∙√75≈1,141-2,007мм
2.4 Выбор хвостовика
Диаметр хвостовика:
Dхв
≤(do
-0,5)=55-0,5=54,5мм
принимаем Dхв
=56d8 (табл.3)
D1
=42d11мм; l3
=25мм; l1
=40мм; l2
=40мм; r=0,6; r1
=4; Cx
=1,6;
Площадь сечения размера D1
SD
1
=1385,4мм2
; lx
=100мм.
2.5 Определение формы и размеров зубьев протяжки
Sz
=0,025-0,03мм; принимаем Sz
=0,025мм.(табл.4)
С целью уменьшения шероховатости и точности обработки, подьем на зуб на
двух последних режущих зубьях постепенно уменьшается по
направлению к калибрующим:
- на предпоследнем зубе Sz
= Sz
∙0,6=0,025∙0,6=0,015мм.
- на последнем зубе Sz
=0,4∙Sz
=0,025∙0,4=0,01мм.
принимаем Sz
на последнем зубе равным 0,01мм.
Определяем размеры и количество стружкоразделительных канавок. (по табл.5)
Количество канавок nк
=30.
Размеры канавок: Sк
=1,3мм; hк
=1мм; rк
=0,5мм.
Канавки на соседних зубьях располагать в шахматном порядке.
Расчет глубины стружечной канавки:
глубина стружечной канавки hстр
, обеспечивающая размещения стружки,
hстр
=
где Q=2∙Sz
=2∙0,02=0,04мм- толщина срезаемой стружки.
К=2,5 (по табл.7)
т.к. диаметр протяжки больше 55мм, то проверку на жесткость не производим.
принимаем h=3,6мм (табл.8)
Определим шаг и число одновременно работающих зубьев.
Предварительно принимаем шаг Р=9мм (табл.8)
Максимальное число зубьев, одновременно участвующих в работе.
Zp
max
=
т.к. Zp
max
>8, принимаем Zmax
=8.
Корректируем шаг:
принимаем окончательно Р=10мм, (табл.8)
Размеры профиля зубьев протяжки: (табл.8)
r=1,8мм; g=4,5мм; R=5,5мм; F=9,6мм2
.
Расчет силы резания и проверка протяжки на прочность.
Сила резания Pz
=P'z
∙
где P'z
- сила резания на 1мм длины режущей кромки, кг/мм.
P'z
=9,5 кг/мм.[Родзевич Л.В. Резание металлов и режущий инструмент М. Машгиз,1962.]
Наибольшая длина режущей кромки зуба.
вс
=π∙dmax
-nк
∙Sк
= 3,14∙60,074-30∙1,3= 149,4мм
Pz
= 9,5∙8∙149,4= 11354,4 кг= 113544Н
Принимаем протяжной станок 7530М
Q=300000 Н; L=1800мм.
Тяговое усилие станка:
Рст
=0,9∙Q= 0,9∙300000=270000 Н
Прочность в сечении хвостовика:
Рхв
=[δ]р
∙Fоп
= 400∙1809,6= 723840 Н
где [δ]р
=400 МПа (табл.12), Fоп
=1809,6 мм2
Прочность в сечении впадин первого зуба:
Рвн
=[δ]р
∙ F'оп
=400∙1793,6=717440 Н
F'оп
=0,785(do
-2h)2
=0,785(55-2∙3,6)2
=1793,6мм2
Сила резания не превышает предельно допустимых.
Расчет калибрующих зубьев.
Число калибрующих зубьев Zк
=7 (табл.21)
Шаг калибрующих зубьев при Р=10мм:
Р1
=7мм; Р2
= Р1
+1= 7+1=8мм; Р3
= Р1
+2=7+2=9мм (табл.14)
Размеры профиля калибрующих зубьев:
h=3,6; r=1,8; g=4,5; R=5,5; F=9,6мм2
Определим диаметры зубьев:
а) калибрующих
dк
=60,07мм
б) режущих
dp
1
=do
=55мм
dp
2
= dp
1
+2Sz
=55+2∙0,02=55,04мм
dp
3
=55,04+2∙0,02=55,08мм
dp
4
=55,08+2∙0,02=55,12мм
dp
5
=70,12+2∙0,02=55,16мм
dp
6
=55,16+2∙0,02=55,2мм
dp
7
=55,2+2∙0,02=55,24мм
dp
8
=55,24+2∙0,02=55,28мм
dp
9
=55,28+2∙0,02=55,32мм
dp
10
=55,32+2∙0,02=55,36мм
dp
11
=55,36+2∙0,02=55,4мм
dp
12
=55,4+2∙0,02=55,44мм
dp
13
=55,44+2∙0,02=55,48мм
dp
14
=55,48+2∙0,02=55,52мм
dp
15
=55,52+2∙0,02=55,56мм
dp
16
=55,56+2∙0,02=55,6мм
dp
17
=55,6+2∙0,02=55,64мм
dp125
= dp124
+2∙0,02=59,96+2∙0,02=60мм
dp126
= dp125
+1,5∙0,02=60+0,024=60,03мм
dp127
= dp126
+1,2∙0,02=60,03+0,016=60,054мм
dp128
= dp127
+0,8∙0,02=60,054+0,016=60,07мм
Количество режущих зубьев Zр
=128.
Определение длины протяжки.
а) длина режущей части:
lр
=Zp
∙P=128∙10=1280мм
б) длина калибрующей части:
lk
=(P3
+ P3
+P1
)∙2+ P3
=(9+8+7)∙2+9=57мм
в) длина передней направляющей:
,
то lвн
=L=75мм
длина переходного конуса lпк
=20мм.
lo
=200+L=200+75=275мм (табл.11)
г) задняя направляющая:
lзн
=45мм (табл.24)
д) общая длина протяжки:
Lпр
= lo
+ lр
+ lk
+ lзн
=275+1280+45+45=1645мм.
Длина хода каретки стана 7530М подходит.
Список используемой литературы
1. Галактионова О.П. Проектирование комбинированных шлицевых протяжек проямобочного профиля Методические указания для курсового проектирования, Свердловск, 1988.
2. Ничков А.Г Проектирование червячных модульных фрез с использованием ЭВМ Методические указания по курсовому проектированию, Свердловск, 1986.
3. Родзевич А.В. Резание металлов и режущий инструмент, М., Машгиз, 1962.