Назначение винтовых передач - преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот.
Для этой цели их применяют в домкратах, прессах, металлорежущих станках, прокатных станах, грузоподъемных механизмах, роботах, испытательных стендах и в других устройствах.
Все винтовые механизмы, в зависимости от предъявляемых к ним требований, условно делят на кинематические, используемые в малонагруженных приводах, и силовые, работающие при значительных нагрузках на ходовой винт.
Винтовые передачи имеют две основные разновидности: винтовые передачи с трением скольжения и винтовые передачи с трением качения.
Несмотря на широкое распространение винтовых передач качения и ряд недостатков присущих передачам скольжения, таких как низкий кпд, повышенный износ резьбовых поверхностей, малые допустимые скорости скольжения, в настоящее время передачи скольжения находят применение в механизмах, требующих передачи значительных усилий, таких как тяжелые станки, прессы ит.д.
Основное эксплуатационное свойство, определяющее долговечность винтовой передачи скольжения – износостойкость резьбовых поверхностей ее элементов, то есть винта и гайки.
Ходовой винт обычно изготавливается из углеродистой или легированной стали и подвергается закалке до твердости 55..60HRC.
Гайка изготавливается из более мягких материалов: оловянных или безоловянных бронз, серого и антифрикционного чугуна, цинковых сплавов и неметаллических материалов.
Поэтому витки ходовой гайки будут изнашиваться быстрее витков ходового винта.
Следовательно, долговечность винтовой передачи скольжения будет в основном определяться износостойкостью витков резьбы ходовой гайки
|
|
Нарезание прямозубых конических колес двумя зубострогальными резцами по методу обката при последовательном делении
Зубострогальные резцы получили наибольшее применение для нарезания прямозубых конических колес. Они применяются на чистовых операциях и работают по методу обката, а также на черновых операциях - по методу копирования. В последнем случае используются те же станки, что и при методе обкаточного огибания, но работающие при выключенном движении обката.
Строгание каждого зуба колеса производится двумя резцами на станках-полуавтоматах моделей 5С276П, 5А26 и др., а также фирмы "Глисон" (США) по схеме, представленной на рис.4, а. Здесь резцы 1 и 2, установленные в суппорте на люльке станка, представляют собой впадину зуба воображаемого производящего колеса 3, с которым в процессе зубонарезания находится в зацеплении обрабатываемое колесо 4.
Рис. 4. Нарезание прямозубых конических колес
а - схема резания; б - кинематическая схема зуборезного станка.
Как видно из кинематической схемы зубострогального станка (рис.4, б), в процессе обката заготовка колеса 3, установленная в бабке 4, при вращении вокруг своей оси кинематически связана с вращением люльки 2. На схеме также показаны: 5 - гитара деления; 6 - механизм деления; 7 - электропривод; 8 - гитара обкатки.
В процессе обработки резцы l получают возвратно-поступательное движение от кулачков (на схеме не показаны) и работают попеременно. При движении к точке О пересечения образующих начальных конусов производящего и нарезаемого колес одну боковую поверхность зуба колеса обрабатывает (при прямом ходе) первый резец, а другую боковую поверхность (при обратном ходе) - второй резец. Движение обката осуществляется за счет поворота заготовки и люльки вокруг своих осей.
|
|
При черновом нарезании движение обката выключается и оба резца совершают только возвратно-поступательное движение и нарезают зубья с прямолинейным профилем по методу копирования. Таким способом нарезают колеса модулем m = 2,5... 16 мм и диаметром до 800 мм. При этом из целой заготовки за одну операцию нарезают зубья модулем m < 4 мм, а свыше - за две операции: черновую и чистовую (за несколько ходов в зависимости от модуля и требуемой точности).
Колеса диаметром 800...3000 мм обрабатывают строганием по шаблону на специальных станках, например модели 5Е283 и др.
Рис. 5-Зубострогалный резец
Зубострогание из-за прерывистости процесса и низких скоростей резания (12...15 м / мин) является малопроизводительным способом. Однако этот способ универсален, инструменты дешевы, просты по конструкции и обеспечивают высокую точность обработки (6...8-я степень). Поэтому зубострогание получило широкое применение как в мелкосерийном, так и в крупносерийном производстве.
Зубострогальный резец для чистовой обработки (рис. 5) представляет собой фасонный призматический инструмент с двумя взаимозаменяемыми рабочими частями на концах, имеющими прямолинейные боковую 1 и вершинную 2 режущие кромки. Зубострогальные резцы стандартизированы и выпускаются серийно.
ГОСТ 5392-80 устанавливает четыре типа таких резцов, отличающихся размерами (H, L и др.) в зависимости от диапазона модулей нарезаемых колес. Например, резцы типа I предназначены для нарезания колес модулем m = 0,3...3,25 мм, а типа IV - для нарезания колес модулем m = 13...20 мм. Профиль режущих кромок черновых резцов не регламентируется и может быть ступенчатым или криволинейным, обеспечивающим равномерный припуск под чистовую обработку. Зажимная часть зубострогального резца выполнена в виде клина с углом 73°, что обеспечивает его плотное прилегание к плоскостям державки. Резец крепится в державке винтами, число которых (2...5) зависит от его типоразмера. Передняя грань резцов плоская, заточенная у стандартных резцов под углом в нормальном сечении γ n = 20°. В зависимости от свойств обрабатываемых материалов резцы затачивают также и под другими углами (γ n = 10….25°). Задний угол на вершинной кромке в статическом положении резца α B = 0°. В рабочем положении за счет поворота резца относительно дна впадины нарезаемого колеса задний угол при вершине α B = 12° (рис. 6). На боковой режущей кромке задний угол α б < α В.
|
|
Рис. 6. Углы профиля зубострогального резца в рабочем положении
В случае нарезания колес с небольшим числом зубьев, имеющих криволинейный (эвольвентный) профиль с малым радиусом кривизны, резцы должны были бы иметь такую же форму режущих кромок. При нарезании таких зубьев методом обката резцами с прямолинейным профилем имеет место подрез ножки и срез головки, т.е. нарезанный зуб становится более выпуклым. Однако эти отклонения профиля нарезанного зуба составляют несколько микрометров и, в целом, только улучшают условия зацепления колес в передаче, исключая вероятность их заклинивания.
Практическая часть
сборка винтовая передача зубострогальный резец втулка
Исходными данными являются, рабочий чертёж детали КТС 02, указанной в задании, технические условия на деталь.
Годовой объём выпуска детали составляет N = 300000 шт. в условиях массового производства с обработкой поверхности Б.
Анализ технологичности конструкции детали.
Втулка является цилиндрической деталью, заготовка которой из бронзы может быть получена как из проката, так и литьем, при этом форма и размеры заготовки будут максимально приближены к форме и размерам детали (это является более рациональным с точки зрения экономии основного материала и уменьшения припуска под последующую обработку, что впоследствии сокращает трудоемкость изготовление детали, а значит и ее себестоимость).
Точность поверхностей детали является вполне достижимой (порядка 6-14квалитета) и может быть получена широко применимыми методами токарной обработки, сверления, зенкерования и развертывания.
Конструкция детали:
-имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно простая. Позволяет обеспечить принцип совмещения баз;
-недостаточно жесткая и требует вести обработку на заниженных относительно нормативных режимов резания;
− позволяет вести обработку проходными резцами;
-имеет простой формы центральные и другие отверстии.
Обработка заготовки может проводиться с применением универсального режущего инструмента. Для контроля получаемых размеров могут использоваться универсальный мерительный инструмент.
Таблица 1.1 - Химический состав Бронзы Бр. ОЦС 6-6-3 ГОСТ 613-79
| A1 | Bi | Fe | Si | Cu | Sb | Pb | P | P | Zn | Прочие |
| 0-0,05 | 0-0,02 | 0-0,4 | 0-0,02 | 79,66 | 5-7 | 0-0,5 | 2-4 | 0-0,05 | 5-7 | 0-1,3 |
Таблица 1.2 — Механические свойства Бронзы Бр. ОЦС 6-6-3 ГОСТ 613-79
| gt, МПа ов, МПа | НВ (не более) |
| не менее | |
| 80 200 |
Определение такта выпуска деталей.
te =(F∙60)/N
где F-годовой фонд времени работы оборудования,F=4016 ч;
N-годовой объем выпуска деталей,шт.
te =(4016-60)/300 000 = 0.8 мин.
Выбор метода получения заготовки
Заготовка из данного материала получается только одним методом-центробежного литья. Этим способом изготовляют отливки тел вращения 9…14 квалитета точности из цветных металлов (втулки,колеса,шестерни и др.).
Этот метод обеспечивает высокую производительность получения заготовок и их точность.
Рассчитаем объем детали по формуле:
V =πh( 
; [10]
где ρ= 8,8 г/см3 для бронзы;
h-высота детали;
r1,r2-радиусы окружности.
V= 3,14∙56(
=32781,6 г/см3
Определим массу детали по формуле:
Мд=V ∙ρ=32781,6∙8,8∙ 
=0,308 кг
Расчётная масса отливки
;
где 
- масса детали;
-расчётный коэффициент, =1,5.
Определяем коэффициент использования материала:
где mд – масса детали, кг;
mз – масса заготовки, кг.
В соответствии с [11] отливка простая
Уровень точности- повышенный
Установление шероховатостей поверхности отливки-5 [11,прилож.2]
Класс размерной точности-6
Степень коробления отливки-3 [ 11,пр.2,табл10 ]
Основные припуски на сторону[11,табл.6],мм:
Класс точности массы отливки-11[11,табл.13 ]
Исполнителные размеры отливки определяем по формуле [10]
;
;
L=(L+ 
)+ 
Допускаемые отклонения размеров:
Ø 
Ø 
Радиус закругления наружных углов 3,0мм.
Докускаемые отклонения от плоскостности, от прямолинейности и изогнутости 0,6мм.[11]
Расчет стоимости заготовки полученной литьем выполняется по формуле[5]
где 
- базовая стоимость одной тонны заготовок, 
=320000000 руб.;
- масса заготовки, =0,462 кг;
- масса детали, =0,308 кг;
- стоимость одной тонны отходов, =5455461 руб.;
- коэффициент, зависящий от класса точности, =1,1;
- коэффициент, зависящий от степени сложности, 
=1,15;
- коэффициент, зависящий от массы заготовки, =1;
- коэффициент, зависящий от марки материала, 
=6,72;
- коэффициент, зависящий от объема выпуска, =0,91.
Разработка маршрутного техпроцесса.
Таблица 3.5 - Маршрутный техпроцесс изготовления втулки КТС 02
| Номер операции | Наименование и краткое содержание операции | Модельстанка | Режущий инструмент, размеры, марка материала | Технологическая база |
| Заготовительная Отрезать в размер 58 | 16К20Ф3 | Резец отрезной ВК6 | Поверхность заготовкиØ36 | |
Токарная
Подрезание торцев
Предварительное обтачивание поверхности Ø32ммРастачикание поверхностиØ25ммТочение 4 фасок 1х  Точить канавку 6мм
| 16К20Ф3 | Резец проходной ВК6Резец расточной ВК6Резец канавочный ВК6 | Поверхность заготовкиØ36Поверхность заготовки Ø24 | |
| Токарная Обтачивание чистовое поверхности Ø32К6Обтачивание чистовое поверхности56js5 | 16К20Ф3 | Резец расточной ВК6 | Поверхность Ø25Поверхность Ø32К6 | |
| Вертикально- сверлильная Сверлить отверстие Ø4 | 2Н106П | Сверло спиральное Ø4мм Р6М5 | ПоверхностьØ25 | |
| Круглошлифовальная Шлифование по оправке 56js5Шлифование чистовое Шлифование тонкое | Шлифовальный круг | Поверхность Ø32К6 | ||
| Торцекруглошлифовальная Ø32К6Шлифование предварительное Шлифование тонкое | 3М173 | Шлифовальный круг | Поверхность Ø32K6 |
Расчет режимов резания
Расчет режимов резания аналитическим методом
Операция 10- токарная с ЧПУ. Переход 1-черновое точение поверхностиÆ36. Станок модели 16К20Ф3. Инструмент – резец проходной с пластиной из твердого сплава ВК6.
Глубина резания t=2 мм;
Подача S0=0,5мм/об.[7];
Скорость резания рассчитываем по формуле [7]
где 
- постоянный коэффициент;
- стойкость инструмента;
-поправочный коэффициент;
t- глубина резания;
x,y - показатели степеней.
=182; =(30-60) мин; 
=0,12; 
=0,30; х=0,13
Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле[7]
= 
,
где 
- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала заготовки;
- коэффициент, учитывающий состояние поверхности;
- коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.
=1; 
=1; 
=1;
=1∙1∙1=1
Частоту вращения шпинделя при обработке рассчитываем по формуле [7]
,
где 
– скорость резания, м/мин;
– диаметр поверхности, мм.
мин 
Осевую силу резания 
рассчитываем по формуле [7]
,
где 
– постоянный коэффициент;
– поправочный коэффициент;
, n, x – показатели степеней.
=55; 
=0,66; n=-0; x=1.0 [7];
Поправочный коэффициент рассчитываем по формуле [7 ]
Мощность резания рассчитываем по формуле [7]
(3.39)
кВт.
Мощность двигателя главного привода станка 
=10 кВт, К.П.Д. привода станка 
=0,85. Тогда
, (3.40)
=10·0,85=8,5 кВт.
, т.е. 1,2<8,5
Таким образом, привод станка обеспечивает обработку при заданных режимах.
Техническое нормирование. Тип производства массовое, в котором в качестве нормы времени рассчитывается штучно-калькуляционное время [12]
,
где 
– основное время;
вспомогательное время;
время на обслуживание рабочего места;
- время на отдых;
Расчёт нормы времени на операцию 010Токарная с ЧПУ.
Основное время рассчитываем по формуле [1]
,
где 
длина резания, 
=60мм;
величина врезания и перебега, 
1мм
количество рабочих ходов, 
;
подача на оборот, 
0,5мм/об;
число оборотов, 
1070мин 
.
Основное время на черновое точение:
мин
Вспомогательное время рассчитываем по формуле [1]
где 
время на установку и снятие детали, 
0,27мин;
время на закрепление и открепление детали [14];
время на приемы управления станком[14];
время на измерение детали[14].
Время на приемы управления детали состоит из:
Времени включения станка кнопкой:
мин
Время на измерение детали:
мин
Вспомогательное время
мин
Оперативное время рассчитывается по формуле
мин
Время на обслуживание и отдых в массовом производстве по отдельности не определяются. Оно задается в процентах от оперативного времени
= 
мин
Штучно-калькуляционное время составляет
мин.