Режущий инструмент

Министерство образования Российской Федерации

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 d_б=40мм

длина фреза L=90мм

ширина буртика l_б=4мм

число стружечных канавок Z_и=12

ширина шпоночного паза b_ш=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 α_в=10˚

tgα_б=tg α_в∙sin α=tg10˚∙ sin20˚=0,1763∙0,342=0,0602

α_б=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∙t_н+2l_б; 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.

t_н= 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

D_р=D_е-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:

h_и= 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.

t_н= 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 α_и=α =20˚

Толщина зуба по средней прямой

S_gи=

где:∆S_и=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:

S_в= S_gи-2h^'_и∙tg α_и=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 α_ил=ctg α_ип= ctg α_r=ctg α∙cosτ=2,748∙0,9994=2,746

α_ил= α_ип=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(табл.1)

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 d_вн=52,8мм

2.3 Определение припуски под протягивание

Фактический припуск:

А= d_max-d_o=60,074-55=5,074мм

где d_max=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:

D_хв≤(d_o-0,5)=55-0,5=54,5мм

принимаем D_хв=56d8 (табл.3)

D₁=42d11мм; l₃=25мм; l₁=40мм; l₂=40мм; r=0,6; r₁=4; C_x=1,6;

Площадь сечения размера D₁

S_D1=1385,4мм²; l_x=100мм.

2.5 Определение формы и размеров зубьев протяжки

S_z=0,025-0,03мм; принимаем S_z=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 S_z= S_z∙0,6=0,025∙0,6=0,015мм.

- на последнем зубе S_z=0,4∙S_z=0,025∙0,4=0,01мм.

принимаем S_z на последнем зубе равным 0,01мм.

Определяем размеры и количество стружкоразделительных канавок. (по табл.5)

Количество канавок n_к=30.

Размеры канавок: S_к=1,3мм; h_к=1мм; r_к=0,5мм.

Канавки на соседних зубьях располагать в шахматном порядке.

Расчет глубины стружечной канавки:

глубина стружечной канавки h_стр, обеспечивающая размещения стружки,

h_стр=

где Q=2∙S_z=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.

Z_{p max}=

т.к. Z_{p max}>8, принимаем Z_max=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 P_z=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.

в_с=π∙d_max-n_к∙S_к= 3,14∙60,074-30∙1,3= 149,4мм

P_z= 9,5∙8∙149,4= 11354,4 кг= 113544Н

Принимаем протяжной станок 7530М

Q=300000 Н; L=1800мм.

Тяговое усилие станка:

Р_ст=0,9∙Q= 0,9∙300000=270000 Н

Прочность в сечении хвостовика:

Р_хв=[δ]_р∙F_оп= 400∙1809,6= 723840 Н

где [δ]_р=400 МПа (табл.12), F_оп=1809,6 мм²

Прочность в сечении впадин первого зуба:

Р_вн=[δ]_р∙ F'_оп=400∙1793,6=717440 Н

F'_оп=0,785(d_o-2h)²=0,785(55-2∙3,6)²=1793,6мм²

Сила резания не превышает предельно допустимых.

Расчет калибрующих зубьев.

Число калибрующих зубьев Z_к=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

d_к=60,07мм

б) режущих

d_p1=d_o=55мм

d_p2= d_p1+2S_z=55+2∙0,02=55,04мм

d_p3=55,04+2∙0,02=55,08мм

d_p4=55,08+2∙0,02=55,12мм

d_p5=70,12+2∙0,02=55,16мм

d_p6=55,16+2∙0,02=55,2мм

d_p7=55,2+2∙0,02=55,24мм

d_p8=55,24+2∙0,02=55,28мм

d_p9=55,28+2∙0,02=55,32мм

d_p10=55,32+2∙0,02=55,36мм

d_p11=55,36+2∙0,02=55,4мм

d_p12=55,4+2∙0,02=55,44мм

d_p13=55,44+2∙0,02=55,48мм

d_p14=55,48+2∙0,02=55,52мм

d_p15=55,52+2∙0,02=55,56мм

d_p16=55,56+2∙0,02=55,6мм

d_p17=55,6+2∙0,02=55,64мм

d_p125= d_p124+2∙0,02=59,96+2∙0,02=60мм

d_p126= d_p125+1,5∙0,02=60+0,024=60,03мм

d_p127= d_p126+1,2∙0,02=60,03+0,016=60,054мм

d_p128= d_p127+0,8∙0,02=60,054+0,016=60,07мм

Количество режущих зубьев Z_р=128.

Определение длины протяжки.

а) длина режущей части:

l_р=Z_p∙P=128∙10=1280мм

б) длина калибрующей части:

l_k=(P₃+ P₃+P₁)∙2+ P₃=(9+8+7)∙2+9=57мм

в) длина передней направляющей:

,

то l_вн=L=75мм

длина переходного конуса l_пк=20мм.

l_o=200+L=200+75=275мм (табл.11)

г) задняя направляющая:

l_зн=45мм (табл.24)

д) общая длина протяжки:

L_пр= l_o+ l_р+ l_k+ l_зн=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.