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	Dp	Dp = Dmax – 2Cmin	118.964
2.	Расчётный внутренний диаметр шлицевого вала	dp	dp = dmin + 0,25Δd	111.425
3.	Расчётная ширина шлица	bp	bp = bmin + 0,25Δb	17.936
4.	Диаметр начальной окружности вала	dw	dw =	117.946
5.	Угол шлица	γw	γw =	8.747°
6.	Минимальное значение углового параметра	αα	αα = arcsin(0,5sinγw)	4.361°
7.	Максимальное значение углового параметра	αf	αf =	21.189°
8.	Значение углового параметра для второй точки	α2	α2 = γw	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 dw[(αα - γw) – cos αα(sinαα - sinγw)]	-5.194
X2
X3	X3 = 0,5 dw[(α3 - γw) – cosα3 (sinα3 - sinγw)]	0.183
X4	X4 = 0,5 dw[(α4 - γw) – cosα4 (sinα4 - sinγw)]	0.588
X5	X5 = 0,5 dw[(αf - γw) – cosαf (sinαf - sinγw)]	1.293
12.	Ординаты точек фрезы	Y1	Y1= 0,5 dw × sinαα ×(sinαα - sinγw)	-0.341
Y2
Y3	Y3= 0,5 dw× sinα3 ×(sinα3 - sinγw)	0.935
Y4	Y4= 0,5 dw× sinα4 ×(sinα4 - sinγw)	2.437
Y5	Y5= 0,5 dw× sinαf ×(sinαf - sinγw)	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	αm1	αm1 =	18.302°
αm2	αm2 =	10.849°

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02068999-04-КТО-162-20

Продолжение табл.5.3.

18.	Абсциссы точек, соответствующие наибольшим отклонениям	Xm1	Xm1=0,5 dw[(αm1 - γw) – cosαm1 (sinαm1 - sinγw)]	0.767
Xm2	Xm2=0,5 dw[(αm2 - γw) – cosαm2 (sinαm2 - sinγw)]	0.07
19.	Ординаты точек, соответствующие наибольшим отклонениям	Y m1	Y m1= 0,5 dw × sinαm1 ×(sinαm1 - sinγw)	2.999
Y m2	Y m2= 0,5 dw × sinαm2 ×(sinαm2 - sinγw)	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	Pno	Pno =	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(dw - dp)	3.26
26.	Высота головки зуба фрезы	ha	ha = Y5	4.463
27.	Угол фаски	Eф	Eф = 35° при z = 4…8	45 °
Eф = 45° при z = 10…14
28.	Высота фаски	hф	hф = 2C · tg Eф
29.	Величина смещения фаски от начальной прямой	hf	hf = | Y1|	0.341

Продолжение табл. 5.3.

30.	Ширина канавки по дну впадины профиля фрезы	V	V = Pno – (S + 4C)	16.006
31.	Глубина канавки	U	U = 1,5 … 4,0	1.5
32.	Полная высота зуба фреза	h0	h0 = ha + hf + hф + U	7.304
33.	Высота шлифовальной части зуба фрезы	hшл.	hшл. = ha + hf + hф	5.804
34.	Высота усика	hус.	hус. = ha - h'a	1.202
35.	Ширина выкружки вала	S5	S5 =	3.175
36.	Ширина усика	bус	bус = (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 > dp μ + bус	3.175> 2.733
39.	Угол усика	Eус	Eус = 45°	45°
40.	Передний угол	γ	γ = 0°
41.	Задний угол на вершине фреза	αb	αb = 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

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_кшлифовального 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 R₅через 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 Hи 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.