Проектирование режущих инструментов для станочных наладок

Оглавление
TOC \o "1-3" \h \z \u Введение PAGEREF _Toc76041347 \h 31 Выбор инструмента и режимов резания на токарных операциях. PAGEREF _Toc76041348 \h 41.1Исходные данные PAGEREF _Toc76041349 \h 41.2Выбор формы сменной многогранной пластинки (СМП) PAGEREF _Toc76041350 \h 51.3Выбор материала СМП PAGEREF _Toc76041351 \h 61.4Определение режимов резания PAGEREF _Toc76041352 \h 61.5 Определение положения СПМ в корпусе инструмента PAGEREF _Toc76041353 \h 81.6 Выбор механизма крепления PAGEREF _Toc76041354 \h 91.7 Расчет стойкости инструмента и основного времени обработки PAGEREF _Toc76041355 \h 91.8 Подбор инструмента по каталогу КЗТС PAGEREF _Toc76041356 \h 92 Проектирование шлицевой протяжки PAGEREF _Toc76041357 \h 112.1 Исходные данные PAGEREF _Toc76041358 \h 112.2 Выбор протяжного станка PAGEREF _Toc76041359 \h 122.3 Расчет и конструирование шлицевой протяжки PAGEREF _Toc76041360 \h 123 Выбор инструмента и режимов резания при обработке зубчатых колес PAGEREF _Toc76041361 \h 243.1 Исходные данные PAGEREF _Toc76041362 \h 243.2 Выбор режущего инструмента PAGEREF _Toc76041363 \h 243.3 Выбор зуборезного станка PAGEREF _Toc76041364 \h 243.4 Определение режима резания PAGEREF _Toc76041365 \h 253.5 Определение основного времени обработки PAGEREF _Toc76041366 \h 263.6 Определение нормы расхода фрез PAGEREF _Toc76041367 \h 26Заключение PAGEREF _Toc76041368 \h 27Список используемой литературы PAGEREF _Toc76041369 \h 28
ВведениеРежущий инструмент является одной из специальных дисциплин в подготовке инженера-механика по специальности «Технология машиностроения».
Инженер-механик в своей практической работе связан с проектированием и эксплуатацией режущих инструментов. От качества используемых в машиностроении инструментов в значительной степени зависит производительность труда, эффективность работы оборудования, особенно автоматических линий, многооперационных станков с ЧПУ, гибких производственных модулей и других комплектов оборудования.
Для обеспечения хорошей профессиональной подготовки инженер-механик должен получить правильное представление о значении инструментального производства, перспективах его развития, методах и приемах решения инженерных задач, связанных с проектированием, производством и эксплуатацией режущих инструментов.
Основными задачами курсовой работы (проекта) является закрепление теоретических знаний, полученных студентами на лекциях, в процессе самостоятельного изучения курса и во время производственных практик, применение этих знаний для решения практических задач проектирования специального металлорежущего инструмента, а также обоснование выбора инструмента из стандартного для изготовления конкретных деталей на конкретном металлорежущем оборудовании.
Качество и эффективность изготовления деталей машин зависят от рационального проведения процессов обработки заготовок резанием, которое достигается в следующих случаях:
режущая часть инструмента имеет оптимальные геометрические параметры и качественную заточку лезвий;
обработка заготовок ведется с технически и экономически обоснованными подачами S и скоростями резания v;
возможности механизмов станка — коробки подач и коробки скоростей — позволяют реализовать обоснованные значения подачи S и скорости резания v.
Режимы резания характеризуются числовыми значениями глубины резания, подачи (или скорости движения подачи) и скорости резания, а также геометрическими параметрами и стойкостью инструментов, силами резания, мощностью и другими параметрами процесса резания, от которых зависят его технико-экономические показатели.
Выбор режимов резания можно считать рациональным, если значения перечисленных параметров позволяют получить высокие технико-экономические показатели. Параметры режима резания взаимосвязаны, поэтому нельзя произвольно изменять значение одного из них, не изменяя соответственно всех прочих.

1 Выбор инструмента и режимов резания на токарных операциях.Исходные данныеДля варианта 6 разработать резец с механическим креплением СПМ


№
Материал заготовки, твердость Параметры зубьев колеса (поверхность А) НВ Шлицевое отверстие (поверхности С)
m z B Направление винтовой линии Степень точности D,
мм d,
мм b,
мм z,
мм f,
мм r,
мм l,
мм Ra, мкм D1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
6 Сталь 38ХГН,
ГОСТ 4543-71 4 32 8˚6'34" 40 Правое 8 – С 241 58Н12 46Н7 9 8 0,4 0,3 52 2,5 100
Заготовка – поковка Сталь 38ХГН ГОСТ 4543-71.
Тип обработки: черновая. Припуск на обработку t = 5 мм. Твердость НВ 241.
Выбор формы сменной многогранной пластинки (СМП)По таблице 1.3 для данного вида обработки выбираем проходной резец вида:

С главным углом в плане = 95°
По таблицам 1.3 и 1.4 для данного вида обработки принимаем ромб со следующими параметрами:
Длина режущей кромки:
L = (1.5 2) Lактгде
Lакт = t / sin = 5/sin 95° = 5,1 мм
=> L 7,5 10,2 мм
Пластинка ромбической формы с углом = 800 и отверстием (ГОСТ 24249-80)
Обозначение: CNMG - 120408
Геометрические параметры СМП:
L = 12,9 мм d = 12,7 мм S = 4,76 мм r = 0,8 мм d1 = 5,16 мм m = 3,307 мм [6]

Для обработки материала (Ст. 38ХГН) принимаем следующие параметры [1, табл. 1.5]:
= 140 = 80 = 950 r = 0,4 мм = 00
Выбор материала СМПМатериал пластинки –Т5К10 [1, табл. 1.9]
Величина допустимого износа по задней поверхности hз=0,8 мм [1, табл.18]
Для станков с ЧПУ, в том числе и работающих в составе гибких производственных систем, можно рекомендовать период стойкости [1. стр. 31]:
Тэк = 15-20 мин.
Выбираем Тэк = 20 мин.
Определение режимов резанияНазначаем глубину резания и подачу.
Глубина резания t = 5 мм
Подача S0Т = 0,25 мм / об. [1, табл.21]
В общем виде скорость резания определяется по зависимости:

Значения коэффициентов и показателей степени берем из [1, табл. 1.20]
Вид обработки Формула
точение, растачивание , м/мин
Значение коэффициентов и показателей степени
марка сплава Сvm xvyvрежимы, при которых получена формула
S, мм/об v,м/мин t,ммТ5К10 152 0,30 0,10 0,54 0,2-1,8 50-150 -
Поправочные коэффициенты берем из [1, табл. 1.21]
Сплав Т5К10
kи0,61 kм0,63
0,4 kxo0,8
k 0,82 ko 0,83
k 0,95 kr- υ=152200,3∙50,1∙0,250,54∙0,61∙0,82∙0,95∙0,63∙0,8∙0,83= 22,284 м/минПо рассчитанной скорости резания определяется необходимая частота вращения шпинделя по формуле:
𝑛 = 1000∙𝑉/𝜋∙𝑑
где v- скорость резания, м/мин;
D-диаметр обрабатываемой поверхности, мм.
𝑛 = 1000∙22,284/𝜋∙46 = 154,28 об/мин
Определяем силы, действующие на пластину (СМП)
Р =
Где Рх,у,z = 10* Cp* tx *Sy * Vn * KpГде Ср - постоянная;
x,y,n – показатели степени для конкретных условий обработки ;
Кр = Кмр* Кр* Кр* Кр* Кrр - коэффициент, учитывающий фактические условия резания
Кмр == = 1,1
Кр = 0,89*1,1=0,979
Рz = 10*92*51,0*0,70,75*68,560*0,979 = 3446,4 Н
Рх = 10*46*5*0,70,4*0,89 = 1774,8 Н
Ру = 10*54*50,9*0,70,75*0,89 = 1565,6 Н
Р = = 4180,8 Н
Таблица П2. Расчетные значения составляющих сил резания
Коэффициенты РхРуРz
Ср 46 54 92
x 1.0 0.9 1.0
y 0.4 0.75 0.75
n 0 0 0
Кр 1.17 0.5 0.89
Кр 1.0 1.0 1.0
Кр 1.0 1.0 1.0
Кrр1.0 1.0 1.0

Мощность резания
N=Pz∙V1020∙60=3446,4∙22,2841020∙60=1,25кВтпринимаем
Nдв = N / = 1,25 / 0,75 = 1,66кВт,
где - к.п.д. станка
1.5 Определение положения СПМ в корпусе инструмента
Положение СМП в корпусе резца
Находим углы наклона СМП
tg = tg / sin - поворот в вертикальной плоскости
= + - поворот в горизонтальной плоскости
Значение переднего угла
tgp = tg * cos - в осевой плоскости
tgo = tg * sin - в радиальной плоскости
= 10,50
p = 2,380
o = 10,20
= 77
1.6 Выбор механизма крепления

Механическое крепление СМП винтом
Принимаем механическое крепление многогранных пластин из твердого сплава винтом.
Обозначение державки: CLCR 12
1.7 Расчет стойкости инструмента и основного времени обработкиРасчет основного времени обработки
L0=LpxS0*nст=520,25*155=1,342 мин.Где Lpx – длина рабочего хода; S0 – принятая подача; nст – частота вращения шпинделя станка
Так как период стойкости Т=20 минут, то одной стороной СМП можно обработать:
N=TL0=201,342=15 деталей.1.8 Подбор инструмента по каталогу КЗТСВыбор державки и пластины зависит, главном образом, от профиля обрабатываемой поверхности, типа технологического оборудования (станок с ЧПУ или без), определяется главным и вспомогательным углом в плане. В зависимости от выбранной ранее системы крепления и принимая во внимание возможные направления подачи инструмента, делаем выбор необходимого типа державки и формы пластины.
По каталогу выбираем державку и пластину СМП.
Выбираем СМП для обработки стали 38ХUY и глубины резания 3 мм.
Нам подходит пластина CNMG-120408 TC20PT.
Рекомендуемый диапазон подач: 0,1-0,6 мм/об. Скорость резания: 80-290 м/мин.
Выберем для неё подходящую державку по каталогу.

Для выбранной пластины подходит державка S32U-SCLCR 12

2 Проектирование шлицевой протяжки2.1 Исходные данные
№
Материал заготовки, твердость Параметры зубьев колеса (поверхность А) НВ Шлицевое отверстие (поверхности С)
m z B Направление винтовой линии Степень точности D,
мм d,
мм b,
мм z,
мм f,
мм r,
мм l,
мм Ra, мкм D1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
6 Сталь 38ХГН,
ГОСТ 4543-71 4 32 8˚6'34" 40 Правое 8 – С 241 58Н12 46Н7 9 8 0,4 0,3 52 2,5 100
1. Протягиваемая заготовка: материал – сталь 38ХГН; твердость на операции протягивания НВ=241; состояние – после отжига, отверстие под протягивание получено зенкерованием, диаметр его до протягивания d0 = 44,6Н10(+0,1), внутренний диаметр шлицев d = 46Н7+0,025 ; наружный диаметр шлицев D = 58Н12+0,3; ширина шлицевых впадин b = 9D9+0,04+0,076; число шлицев z = 8; размер фаски 0,4х45°, параметр шероховатости поверхностей: Ra ≤ 2,5 мкм по d, Rz ≤ 10 мкм по b, Rz ≤ 10 мкм по D, длина протягивания l = 52 мм.
2. Производство – крупносерийное.
3. Длина протяжки, допустимая возможностями инструментального производства и заточного отделения, Lmax = 2000 мм.
2.2 Выбор протяжного станкаСтанок горизонтально-протяжной, модель 7А545; тяговая сила 630000 Н; максимальная длина хода штока Lmax = 2000 мм, диапазон рабочих скоростей 1-7 м/мин, состояние – удовлетворительное.
2.3 Расчет и конструирование шлицевой протяжкиРасчет начинаем с установления схемы расположения зубьев на протяжке, группы обрабатываемости и группы качества. Принимая предварительно схему расположения зубьев ФКШ (фасочные, круглые, шлицевые). Окончательно схема расположения зубьев будет установлена после расчета длины круглой части. Если lk>1,5l, то фасочные зубья следует расположить между переходными и чистовыми круглыми зубьями, т. е. принять схему Ко.п.ФКч.к.Ш.
1. Группу обрабатываемости устанавливаем по табл. П1 приложения. Сталь 38ХГН с HB≤241 относится к 1-й группе обрабатываемости.
2. Передачу крутящего момента с помощью шлицевого соединения принимаем нереверсируемой. Поэтому посадку по боковым поверхностям шлицев выбираем 9D9.
Группу качества устанавливаем для каждой поверхности шлицевого отверстия отдельно по [5, табл. П2]. Так как центрирование производится по внутреннему диаметру d=46Н7+0,076 и параметром шероховатости поверхности выступов Ra ≤ 2,5 мкм, то группа качества поверхности выступов – 2-ая, боковых поверхностей шлицев 9D9 – 3-ая, отверстия (поверхностей впадин) D – 58Н12 – 2-ая.
Припуск на обработку внутреннего диаметра принимаем 0,7 мм. Таким образом, диаметр отверстия d0 в заготовке (втулке) будет 44,6Н10.
3 . За материал рабочей части протяжки (переходной конус, передняя направляющая, режущая часть, задняя направляющая и задний хвостик) принимаем быстрорежущую сталь Р6АМ5 по [3, табл. П3].
4. Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика – сталь 38ХА. Конструкцию хвостовика и размеры принимаем по ГОСТ 4044-70 [3, табл. П4]. Диаметр переднего хвостовика Dх = 40 мм, диаметр заднего хвостовика Dз.хв. = 40 мм. Силу, допустимую прочностью переднего хвостовика, рассчитываем по формуле, приняв площадь опасного сечения Fоп = 804,2 мм2 по [3, табл. П4] и рекомендуемое напряжение при растяжении [σ]р = 300 Мпа.
Рхв= σр*FопРхв = 300*804,2 = 241260 Н
5. Передние и задние углы зубьев протяжки выбираем по [3, табл. П5]
Передний угол черновых и переходных зубьев γ = 20°, чистовых и калибрующих γ = 20°, Задний угол черновых и переходных зубьев α0 = 3°, чистовых αч = 2°, калибрующих αк = 1°. Допуски на передние и задние углы по ГОСТ 9126–76.
Скорость резания устанавливаем по [3, табл. П6], для круглой части, которая имеет наиболее высокую группу качества (2-ю), v= 7 м/мин.
Определяем подачу черновых зубьев по средней наработке между двумя отказами по [3, табл.П7]. Сначала устанавливаем наработку чистовой части при Szч = 0,02 мм и v = 7 м/мин: T = 73 м. Для черновых зубьев при v = 7 м/мин и Т = 164 м, Szc = 0,3 мм на зуб на сторону. Наработка с учетом поправочных коэффициентов, принятых по [3, табл. П18], составляет Tм.н=73∙0,8∙1∙1∙1∙1∙1 = 58,4 м.
Для круглой части, предназначенной для обработки поверхности 2-й группы качества [3, табл. П17]: для v = 7 м/мин и поверхности 2-й группы качества Szc = 0,15 мм.
8. Определяем глубину стружечной канавки, но формуле, приняв предварительно коэффициент помещаемости К = 2 согласно рекомендациям методики.
Для круглых зубьев
h=1.1283K*ls*Szch=1,12832∙52∙0,15 = 4,45 мм.
По [3, табл. П19] принимаем ближайшую большую глубину стружечной канавки h = 5. Для фасочных и шлицевых зубьев
h=1,12832∙52∙0,3 = 6,3 мм.
По [3, табл. П19] принимаем h = 7 мм. Глубину стружечной канавки, допустимую жесткостью протяжки (диаметр сечения по дну стружечной канавки < 40 мм), определяем по формуле.
Для фасочных и круглых зубьев
hж=0,2÷0,23*Dоhж = 0,21 44,6 = 9,366 мм,
для шлицевых
hж = 0,21 46 = 9,66 мм.
Из [3, табл. П19] принимаем ближайшую меньшую по отношению к расчетной глубину h = 10 мм для всех частей протяжки.
Так как глубина стружечной канавки для фасочных и шлицевых зубьев принята из условия размещения протяжки, то для размещения стружки в стружечной канавке подачу уменьшать не надо:
для фасочных и круглых зубьев:
Sz0=Szч=0,3 мм.для шлицевых зубьев:
Sz0=Szч=0,15мм.9. Определяем шаг черновых зубьев и число одновременно работающих зубьев zv. Шаг черновых зубьев принимаем по [3, табл. П19] наименьшим из всех имеющихся и соответствующим данной глубине стружечной канавки
h = 10 мм; t0= 24 мм. Остальные элементы профиля: b = 8,5 мм; r =5 мм; R = 16 мм.
Число одновременно работающих зубьев рассчитываем по формуле:
zp=lmaxto+1zp=5224+1=3.10. Определяем максимально допустимую силу резания Pmax. Принимаем Pmax наименьшей из трех сил: Pст,Pхв и Pо.п:Роп=0,8÷0,9*QPст= 0,8 630000 =504 000 Н;
Pхв = 241260 Н (см. п. 4).
Величину Pо.п определяем по формуле, приняв σp = 400 МПа:
Роп=0,785Dо-2h2Pо.п= 0,785(44,6–2 10)2 400 = 190020 Н.
Следовательно, принимаем Pmax= Pо.п= 190020 Н.
11. Определяем число зубьев в группе zс по формуле:
zc=Bmax*z*qo*zp*KpM*Kp0*KpK*KpPPmaxдля каждой части протяжки раздельно, подставив в формулу вместо Bmax значения BФmax, Bк max и Bш max. Максимальную длину режущих кромок на фасочных зубьях определяем приближенно по формуле для схемы ФКШ (рис. 2.4)
BФmax=b+2*c+(d-d0)BФmax = 9 + 2 0,4 + (58–44,6) = 23,2 мм.
Максимальную длину режущих кромокна круглых зубьях определяем по формуле:
BKmax=π*dz-b+2*cBк max=3,14∙588-9+2∙0,4=12,97 мм.
Максимальная длина режущих кромок на шлицевых зубьях Bш max=bmax=9,076 мм.Удельную силу резания qo в формуле п.11 определяем из [3, табл. П20]: для γ = 20° и Sz0 = 0,3 мм; q0 = 567 Н/мм, для Sz0 =0,15 мм q0 = 286 Н/мм; поправочные коэффициенты находим по [3, табл. П21]: KРм = 1; KРр = 1; KРк=1,1 для фасочных и шлицевых зубьев, так как группа качества для них 3-я; для круглых при 2-й группе качества KРк = 1. Поправочный коэффициент KР0 = 1 для СОЖ, принятой по [3, табл. П18] (сульфофрезол В),
zс.ф=23,2∙8∙567∙3∙1∙1∙1,1∙1190020=1,82;zс.к=12,97∙8∙567∙3∙1∙1,1∙1190020=1,021;zс.ш=9,076∙8∙286∙3∙1∙1∙1190020=0,33.Принимаем: zс.ф = 2; zс.к = 2; zс.ш = 1.
12.Распределяем припуск между разными частями и зубьями протяжки.

Припуск на фасочную часть определяем по формуле:
sinλ=b+2*cdsinλ=9,076+2∙0,446,025=0,2146; λ=12,39°;ctgλE=b+2*c*ctgλ+2*c*ctgβфb;ctgλE=9,076+2*0,4*ctg12,39°+2*0,4*ctg45°9,076=5,039; λE=11,22°DE=bsinλE=9,0760,195=46,54мм;Для гарантированного получения фаски во впадинах шлицевого отверстия теоретический диаметр последнего фасочного зуба, увеличивают на несколько десятых миллиметра:
Dф=DE+0,4DФ=46,54+0,4=46,94 мм;Припуск на фасочные зубья для схем расположения зубьев ФШК на протяжке определяют по формуле:
AФ=DФ-dAФ=46,94-44,6=2,34 мм.Припуск на круглую часть находим по формуле:
AК=dmax-d0minAk= 46,025–44,6 = 1,425мм.
Припуск на черновые зубья Ak0 определяем по формуле, где Ak.п = 0,24 мм из [3, табл. П23], Ak.ч = 0,12 мм из [3, табл. П22]:
Ак0=Ак-Ак.п+Ак.чAk0 = 1,425– (0,24 + 0,12) = 1,065
Припуск на шлицевую часть находим по формуле, а диаметр первого шлицевого зуба Dш1- по формуле:
Dш1=d+2*Sz0Dш1 = 46,54 + 2 0,15 = 46,84 мм;
Припуск на шлицевую часть для протяжек всех схем:
Аш=Dmax-Dш1Aш =58,3 46,84 = 11,46 мм.
Припуск на черновые шлицевые зубья определяем по формуле, в которой Dшп = 0,24 мм из [3, табл. П23], Aш.ч = 0,08 мм из [3, табл. П22]:
Аш0=Аш-Аш.п+Аш.чAш0= 11,46 (0,24 + 0,08) = 11,14 мм.
13. Находим число групп черновых зубьев i0, остаточный припуск Aост и распределение его. Число групп черновых зубьев i0 определяем по формуле, подставив в нее соответствующие значения A0 и Sz0 , принятые для каждой части; остаточный припуск находим по формуле:
Аост=Ако-2*Sz0*i0iф=Aф2*Szф=2,342∙0,3=3,9;iк0=Aк02*Szк0=1,0652∙0,3=1,775;Aост.к=1,065-2∙0,3∙1=0,465 мм.Так как Aост.к>2Sп1 , то остаточный припуск не будет срезан переходными зубьями, изменим припуск с 0,3 на 0,25:
iк0=Aк02*Szк0=1,0652∙0,25=2,13;Aост.к=1,065-2∙0,25∙2=0,065 мм.iш0=Aш02Szш0=11,142∙0,15≈38;Aост.ш=11,38-2∙0,15∙38≈0,02 мм.Так как Aост.ш<2Sп1 , то остаточный припуск будет срезан переходными зубьями, число которых определено ниже, а число черновых групп iш0 = 38.
14. Общее число зубьев определяем по формуле, число фасочных по формуле, число круглых — по формуле и число «шлицевых— по формуле:
zф=iф*zс.фzф=4∙2=8.Число круглых черновых зубьев рассчитываем по формуле:
zк0=iк*zс.кzк0=2∙2=4Число круглых переходных зубьев zк.п=2 из [3, табл. П23], число круглых чистовых зубьев zк.ч=4 , число калибрующие zк.к=4 из [3, табл. П22]:
zк = 4 + 2 + 4 + 4 = 14.
Число шлицевых зубьев определяем по формуле:
zш0=iш*zс.ш+1zш0=38∙1+1= 39
Число шлицевых переходных зубьев из [3, табл. П23] zш.п = 4, число шлицевых чистовых зубьев zш.ч = 2 (при zс.ш.ч = l), число калибрующих зубьев zш.к = 3:
zш = 39 + 4 + 2 + 3 = 48;
z = 8 + 14 + 48= 70.
15. Подъемы переходных зубьев круглой и шлицевой частей принимаем по [3, табл. П23]: для круглых Sп1 = 0,08 мм, Sп2 = 0,04 мм, для шлицевых Sп1 = 0,08 мм, Sп2,3 = 0,04 мм.
Подъемы чистовых зубьев круглой и шлицевой частей принимаем по [3, табл. П22]: для круглых Szч = 0,02 мм и Szч = 0,01 мм к подъему первого чистового зуба прибавляем 0,005 мм от остаточного припуска, т. е. Szч3 = 0,015 мм и Szч4 = 0,01 мм; для шлицевых Szч = 0,02 мм.
16. Определяем длину режущей части протяжек Lp, шаги и профиль чистовых круглых и шлицевых зубьев. Вначале находим длину фасочной части по формуле, круглой части — по формуле, шлицевой части — по формуле:
lф=t0*zфlф= 24 8 = 216 мм.
Для круглой и шлицевой частей находим шаг чистовых зубьев по [3, табл. П24] (берем средний шаг t2). Шагу t0= 24 мм соответствует шаг чистовых зубьев tк.ч = tк.ш = t2 = 18 мм. Остальные элементы стружечной канавки чистовых зубьев берем из [3, табл. П19]: h = 6 мм; b = 8,5 мм; R=10 мм; r = 3 мм;
lk=t0zk0+zк.п+tчzк.ч+zк.к-1lк = 24(4 + 2) + 18(4 + 4 – 1) = 270 мм.
lш=t0zш0+zш.п-1+tчzш.ч+zш.кlш = 24(39 + 4 – 1) + 18(2 + 3) = 1098 мм;
Lр= 216 + 270 + 1098 = 1584 мм.
17. Силу протягивания на каждой части протяжки рассчитываем по формулам:
Pф=Bфmaxzq0zрKрzс.ф;Pф=23,2∙8∙567∙3∙1,13=115758 Н;Pк=Bкmaxzq0zрKрzс.кPк=12,97∙8∙567∙3∙1,12=97072 Н;Pш=Bшmaxzq0zрKрzс.ш;Pш=9,076∙8∙286∙3∙1,11=68527 Н.22. Число выкружек на круглых черновых и переходных зубьях и их ширину определяем по [3, табл. П25]: Nк = 10; ак = 7,5 мм; RB = 30 мм; RK = 25 мм и [3, табл. П27]. Чистовые круглые зубья выполняются без выкружек.
Число выкружек шлицевых зубьев Nш = 8. Ширину режущих лезвий на прорезных зубьях определяем по формуле, приняв предварительно размер криволинейной фаски из [3,табл. П32]: fп = 2 мм;
БФ=БШ=b-2fБш = 9 – 2 = 7 мм.
23. Диаметр передней направляющей Dп.н=44,6е8(-0,089-0,05)мм, длина передней направляющей lп.н = 0,75 80 = 60 мм, так как lD>1,5.24.Длину переходного конуса принимаем по [3, табл. П28]: lп = 20 мм.
25. Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба определяем в соответствии с п. 4 методики

L1 =160 + 30 + 30 + 60 + 20 = 300 мм.
26. Диаметр задней направляющей Dз.н=46f9(-0,087-0,025) мм, длину задней направляющей принимаем по [3, табл. П29]: lз.н = 45 мм. Протяжку делаем без заднего хвостовика.

27. Общую длину протяжки определяем по формуле:
L=L1+L3+lз.н+lз.хвL = 300 + 1584 + 45 = 1929 мм.
Увеличиваем L до 1930 мм за счет заднего направления, lз.н = 46 мм.

Комбинированная протяжка с прямобочными шлицами d – 8 х 46Н7 х 58Н12 х 9D9:
Таблица – Диаметры зубьев протяжки
№ зуба Диаметр зубьев Допуск, мм α Вид зубьев № зуба Диаметр зубьев Допуск, мм α Вид зубьев
1 45,2 -0,016 3 фасочные черновые 39 51,12 -0,016 3 шлицевые черновые
2 45,2 40 51,42 3 45,8 41 51,72 4 45,8 42 52,02 5 46,4 43 52,32 6 46,4 44 52,62 7 47 45 52,92 8 47 46 53,22 9 45,2 -0,016 3 круглые черновые 47 53,52 10 45,2 48 53,82 11 45,8 49 54,12 12 45,8 50 54,42 13 45,88 -0,01 3 круглые переходные 51 54,72 14 45,96 52 55,02 15 45,98 -0,007 2 круглые чистовые 53 55,32 16 46 54 55,62 17 46,01 55 55,92 18 46,02 56 56,22 19 46,02 -0,007 1 круглые калибрующие 57 56,52 20 46,02 58 56,82 21 46,02 59 57,12 22 46,02 60 57,42 23 46,32 -0,016 3 шлицевые черновые 61 57,72 24 46,62 62 57,8 -0,01 3 шлицевые переходные
25 46,92 63 57,88 26 47,22 64 57,96 27 47,52 65 58,04 28 47,82 66 58,06 -0,007 2 шлицевые чистовые
29 48,12 67 58,08 30 48,42 68 58,08 -0,007 1 шлицевые калибрующие
31 48,72 69 58,08 32 49,02 70 58,08 33 49,32 34 49,62 35 49,92 36 50,22 37 50,52 38 50,82 Для черновых зубьев: фасочных и круглых t = 24 мм, h = 10 мм, b = 8,5 мм, R=16 мм,
r = 5 мм; шлицевых t = 24 мм, h = 10 мм, b = 8,5 мм, R=16 мм, r = 5 мм.
Для чистовых зубьев: круглых tч= 18 мм, h1= 6 мм, b1 = 8,5 мм, R = 10 мм, r = 2 мм; шлицевых tч= 18 мм, h1= 6 мм, b1 = 8,5 мм, R = 10 мм, r = 2 мм.
Материал рабочей части ─ сталь Р6АМ5; материал хвостовой части ─ сталь 38ХА; HRCЭ62-66 рабочей части и задней направляющей; HRCЭ61-66 передней направляющей; HRCЭ42-46 переднего хвостовика; допустимое отклонение окружного шага шлицев не более 0,01 мм; накопленная погрешность окружного шага не более 0,015; отклонение от параллельности боковых поверхностей зубьев относительно оси центров на длине шлицевой части не более 0,015 мм; отклонение от симметричности зуба относительно оси центров в поперечном сечении не более 0,01 мм.
3 Выбор инструмента и режимов резания при обработке зубчатых колес3.1 Исходные данныеДеталь – косозубое цилиндрическое зубчатое одновенцовое колесо с плоскими обработанными торцами.
Модуль: m = 4 мм, число зубьев z = 32, угол подъема витков: β = 8˚6'34",
ширина В = 40 мм, направление линии витков – правое, степень точности: 8 - С,
шероховатость Ra = 2.5 мкм.
Операция: нарезание зубьев колеса за один проход. Обрабатываемый материал: Сталь 38ХГН (НВ 241). Подача радиальная.
3.2 Выбор режущего инструментаПринимаем червячную модульную фрезу цельную из быстрорежущей стали Р6М5К5. Для повышения производительности чернового нарезания зубьев принимаем двухзаходную червячную фрезу; класс точности фрезы – С.
Основные параметры черновой двухзаходной червячной фрезы модуля : m – 4 мм, наружный диаметр D = 90, число зубьев z = 10 принимаем по табл. 1.2 пособия (4).
Угол заточки передней поверхности зубьев фрезы γ = 10°. Наклон зуба (витка) фрезы и зуба нарезаемого колеса одинаковый.
3.3 Выбор зуборезного станкаПринимаем использование станка 53А50. Краткая характеристика станка:
- наибольший диаметр фрезы = 200 мм,
- мощность двигателя главного привода = 8 кВт,
- наибольший модуль обрабатываемого колеса = 8 мм,
- наибольший диаметр обрабатываемого колеса = 500 мм,
- радиальная подача = 0,22 ÷ 2,25 мм/об.
3.4 Определение режима резанияОпределяем глубину резания. Нарезаем зубья за один рабочий ход. В этом случае глубина резания будет равна высоте зуба нарезаемого колеса: t = h. Обычно черновые червячные фрезы профилируют такими, чтобы ими можно было нарезать зубья на полную глубину, но оставляя припуск на окончательную обработку лишь по боковым сторонам зуба. Тогда t = h = 2,25 * 4 = 9 мм.
Назначаем подачу на один оборот нарезаемого зубчатого колеса. Сначала определим классификационную группу, к которой по нормативам относится использованный зубофрезерный станок. Станок 53А50 относится к III группе станков, так как мощность его двигателя 7,5 кВт. По нормативам: для двухзаходной фрезы, стали 30ХГН, модуля до 5 мм и III группы станков S0таб = 2,5 ÷ 3,2 мм/об. Принимаем нижний предел диапазона подач: 2,5 мм/об.
Учитываем поправочные коэффициенты на подачу: Кмs = 0,7, так как у стали 38ХГН твердость 241 НВ; Кβs = 0,9, так как угол наклона зуба колеса β = 8˚6'34", а наклон зубьев колеса и витков фрезы одноименный. Тогда применим формулу основной подачи S0
S0=S0таб*KMs*Kβs=2,5*0,7*0,9=1,575 мм/обКорректируем подачу по станку: S0=1,6 мм/об.
Назначаем период стойкости фрезы. Для черновой червячной фрезы модуля m=4 мм при обработке заготовки из стали рекомендуется период стойкости Т = 240 мин.
Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы. Для чернового нарезания двухзаходной фрезы при S0=1,6 мм/об и m = 4, следует, что
Vтабл = 43 м/мин. Учитываем поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания: Кмv = 0,6, так как у стали 38ХГН твердость 241 НВ; Кβv = 1, так как угол наклона зуба колеса β = 8˚6'34", а наклон зубьев колеса и витков фрезы одноименный. Тогда
V=Vтабл*Kмv*Kβv=43*0,6*1=25,8 м/мин..Частота вращения фрезы, соответствующая найденной скорости главного движения резания:
n=1000*Vπ*D=1000*25,83,14*90=91,3 мин-1Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения nд = 92 мин-1Действительная скорость главного движения резания составит:
Vд=π*D*nд1000=3,14*90*921000=26 м/мин.3.5 Определение основного времени обработкиОсновное время обработки определяется по формуле:
Т0=L*znд*S*kгде L – длина рабочего хода фрезы определяется по формуле:
L=b+llПеребег и врезание l1 для заданных условий резания l1 = 50 мм. При обработке на оправке четырех заготовок длина рабочего хода фрезы: L = 4*b+l1 = 4*42+50 = 218 мм. Число заходов фрез k = 2.
Т0=218*30125*2,2*2=6540550=11,9 мм/об.
3.6 Определение нормы расхода фрезПри определении стойкости червячных фрез за основу принимается расчетная стойкость Ттабл = 240 мин. Допустимый износ зуба фрезы по задней поверхности h3 = 0,8 мм. При фактической стойкости (принятой), отличной от расчетной необходимо скорректировать режим работы коэффициентом Кто.
Количество переточек определяется минимальным диаметром фрезы после переточек, оговоренным ОСТ 2 И41-2-77 и величиной падения затылка зуба фрезы. Количество переточек определяется по (6. карта 3,7): К = 9.
Принятая стойкость может быть увеличена осевыми передвижками фрезы после износа отдельных зубьев до предельно допустимой величины. Значение величины осевых передвижек В и допустимое количество передвижек W определяем по (4. карта 1.7).
Величина осевой передвижки: В = 20 мм; количество передвижек W = 2.
Норма расхода фрез Рр на 1000 часов основного времени, шт.:
Рр=1000*60ТК+1*W+1*Ку=1000*60240*9+1*2+1*1,1=8,33 шт.где Ку = 1,1 – коэффициент случайности убыли.
ЗаключениеВ данном курсовом проекте мы изучили основы проектирования металлорежущего инструмента и его элементы. Проектирование режущих инструментов является одним из главных направлений в машиностроении. От качества и надежности, работоспособности режущих инструментов, применяемых в машиностроении, в значительной мере зависит качество и точность, получаемых деталей, производительность процесса обработки. При проектировании режущих инструментов необходимо знание теоретических основ конструирования и расчета инструментов, нужно уметь правильно определять лучшие для данных условий обработки конструктивные элементы инструментов и создавать оптимальную их конструкцию, учитывая условия эксплуатации, знать основные направления их совершенствования, пути повышения надежности и эффективности, представлять себе возможные направления и перспективы развития режущего инструмента.
Определение оптимальных режимов резания сводится к обеспечению необходимой производительности зуборезания при минимальном расходе инструмента. В целях сокращения времени обработки следует назначить возможно большую подачу, допускаемую прочность инструмента, допускаемую прочность механизма подачи и технологическими условиями обработки. После выбора глубины резания подачи назначается скорость. Рассчитанные по нормативам режимы следует считать предельными, а лишь как первый этап их установления. Количество переточек фрез определяется минимально допустимым наружным диаметром.
Список используемой литературы1. Токарный инструмент с механическим креплением сменных многогранных пластин. Учебное пособие, методические указания и задания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Режущий инструмент” для студентов специальности 151001 – технология машиностроения (дневная, очно-заочная, заочная формы обучения) / Закураев В. В. - Новоуральск, НГТИ, 2006 – 54 с.
2. Металлорежущий инструмент КЗТС, каталог продукции, 2017–230 с.
3. Методика расчета протяжек для обработки прямобочных шлицев. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Режущий инструмент» для студентов направления подготовки 15.03.05 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (очная, очно-заочная, заочная формы обучения). – Новоуральск, НТИ, 2016. – 64 с.
4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания, норм износа и расхода зуборезного инструмента при обработке конструкционных углеродистых сталей и чугунов ВНИИТЭМР, М 3986.
5. Справочник технолога – машиностроителя, в 2-х т. Г2 / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова – 4-е изд., перераб. и доп. – м.; Машиностроение -1, 1986. – 496 с.
6. ГОСТ 24249-80 «Пластины режущие сменные многогранные твердосплавные ромбической формы с углом 80°, с отверстием и стружколомающими канавками на двух сторонах»