Проектирование протяжки и зуборезной фрезы

ФОИ Халиуллин.cdw

Материал хвостовой части - сталь 45Х ГОСТ 5950-73;
Материал режущей части - Р6АМ5 ГОСТ 19265-73;
Твердость режущей и задней направляющей частей HRC 63 66
передней направляющей HRC 61 66 хвостовой части HRC43 51;
Шов сварного соединения должен располагаться по шейке или на
Протяжка должна удовлетворять требованиям ГОСТ 4043-70.
КР ФИ 15.03.05.14.20.0001
Профиль режущих зубъев
Профиль калибрующих зубъев
Профиль чистовых зубъев

FOI Khaliullin rpz.docx

TOC o "1-3" h z u Введение PAGEREF _Toc101688223 h 3
Сведения о протяжках PAGEREF _Toc101688224 h 4
Расчет круглой протяжки PAGEREF _Toc101688225 h 6
Сведения о фрезах PAGEREF _Toc101688226 h 14
Расчет зуборезной фрезы PAGEREF _Toc101688227 h 16
Расчет параметров режима резания при зубофрезеровании PAGEREF _Toc101688228 h 20
Список использованной литературы PAGEREF _Toc101688232 h 24
Курсовой работы студента направления «Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств» Халиуллина Рината
Тема курсовой работы по дисциплине «Формообразующий инструмент»:
«Проектирование протяжки фрезы».
Работа выполнена на 26 листах графическая часть на 2 листах формата А2. Использованные источники 9 шт.
В курсовой работе выполнены следующие задания произведены соответствующие расчеты и выполнены необходимые чертежи и схемы:
Расчет и проектирование круглой протяжки
Расчет зуборезной фрезы
Варианты: круглая протяжка – 12 фреза – 38.
B результате выполнения курсовой работы освоена часть компетенции ПК-16 «способностью осваивать на практике и совершенствовать технологии системы и средства машиностроительных производств участвовать в разработке и внедрении оптимальных технологий изготовления машиностроительных изделий выполнять мероприятия по выбору и эффективному использованию материалов оборудования инструментов технологической оснастки средств диагностики автоматизации алгоритмов и программ выбора и расчетов параметров технологических процессов для их реализации».
Course work of the student of the direction "Design and technological support of machine-building production" Haliyllin Rinat
The theme of the course work on the subject "Form-forming tool": "Designing of forming tools".
The work is done on 26 sheets the graphic part on 1 sheet of A1 format and 2 sheets of A2 format. Used sources 4 pcs.
In the coursework the following tasks were performed the corresponding calculations were performed and the necessary drawings and diagrams were made:
Calculation and design of a round broach
Calculation of the gear cutter
As a result of the course work part of the competence of PC-16 is mastered "the ability to master in practice and improve the technology systems and tools of machine-building production to participate in the development and implementation of optimal technologies for the manufacture of engineering products to carry out activities for the selection and effective use of materials equipment tools technological equipment diagnostic tools automation algorithms and programs for selecting and calculating process parameters for their realization ".
Целью курсовой работы является расчет и проектирование металлорежущих инструментов: протяжка фреза.
Протягивание является одним из наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием. Высокая производительность процесса протягивания объясняется тем что одновременно находится в работе несколько зубьев инструмента с большой суммарной длиной режущих кромок. Протягивание позволяет получать поверхности высокой точности (6-го - 8-го квалитетов точности) и низкой шероховатости (Ra=0.63-0.25 мкм).
Фрезерование зубьев цилиндрических колес фрезами наиболее широко применяется в технологии машиностроения. Принцип нарезания зуба методом обкатки основан на воспроизведении зацепления зубчатой рейки с нарезаемым колесом. Червячная фреза представляет собой червяк воспроизводящий в осевом сечении зубчатую рейку.
Зубчатая рейка обеспечивает зацепление с эвольвентными колесами любого числа зубьев поэтому фреза может нарезать колеса с любым числом зубьев того же модуля и угла зацепления.
СВЕДЕНИЯ О ПРОТЯЖКАХ
Круглая протяжка - это многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении перпендикулярном к направлению скорости предназначенный для обработки при поступательном главном движении лезвия и отсутствии движения подачи (ГОСТ 25751 – 83). В связи с этим говорят что протяжка имеет конструктивную подачу.
Геометрические параметры режущего лезвия круглой протяжки
одинаковы в инструментальной статической и кинематической системах
координат. Круглые протяжки применяют для обработки цилиндрических
отверстий диаметром от 6 до 100 и более миллиметров на горизонтальных и
вертикальных станках при сравнительно невысоких скоростях резания
Применение круглых протяжек обеспечивает высокую производительность обработки и качество обработанной поверхности детали
при относительно высокой стойкости протяжек. Высокая производительность
обработки обеспечивается следующими факторами:
– большая суммарная длина режущих кромок одновременно участвующих в
– черновая чистовая и окончательная обработка осуществляется за один ход
Высокое качество обработанной поверхности детали обеспечивается
следующими факторами:
– обработка осуществляется с одного установа заготовки при последовательном проходе точно центрированных относительно оси протяжки ее черновой чистовой и калибрующей частей;
– высокая точность формы и размеров режущих и особенно калибрующих
зубьев а также жесткость самой протяжки;
– относительно невысокая толщина срезаемого каждым режущим зубом слоя
обрабатываемого материала;
– относительно невысокая скорость резания;
– точность расположения протягиваемого отверстия определяется точностью
расположения отверстия под протягивание так как обрабатываемая заготовка
самоустанавливается относительно протяжки по этому отверстию.
Круглые протяжки относятся к специальным режущим инструментам так
как они предназначены для обработки одной или редко нескольких деталей с
одинаковыми протягиваемыми отверстиями. Поэтому из-за высокой стоимости протяжек их применение эффективно только в массовом и крупносерийном производствах или редко в мелкосерийном производстве для обработки различных деталей с одинаковыми протягиваемыми отверстиями
Протягиваемая заготовка: материал Сталь 35ХН
Твердость при протягивании: НВ 241
Отверстие под протягивание обработано сверлом
Наименьший диаметр обрабатываемого отверстия:dmin=40 мм
Величина допуска на отверстие: TD = 0050
Наименьший диаметр под протягивание: d0=392 мм
Длина протягивания: L = 35 мм
Характер стенок: ТЛ – толстостенные
ВЗ – наличие у протяжки выглаживающих зубьев
Производство деталей: крупносерийное
ЗХ - Наличие у протяжки заднего хвостовика
ВЗ - Наличие у протяжки выглаживающих зубьев
Станок: протяжной горизонтальный для внутреннего протягивания
Тяговое усилие протяжного станка Qt=200 кН
Максимальная длина хода штока:Lmax= 1600 мм
Диапазон рабочих скоростей: 15 – 11 ммин
Состояние станка – удовлетворительное
Тип рабочего патрона: А - автоматический
Порядок примера и расчета
Устанавливается группа обрабатываемости с помощью табл. 2.1 по марке и твердости материала заготовки. Если в таблице нет заданной марки материала то группу обрабатываемости назначают для наиболее близкой по химическому составу и твердости марки материала
Сталь 35ХН с твердостью НВ до 241 относится ко второй группе.
Квалитета отверстия Н7 достичь труднее чем параметр шероховатости Ra = 32 поэтому принимается третья группа качества по шероховатости
Материал режущей части принимаем с рекомендацией табл. 2.3 Материал режущей части протяжки: быстрорежущая сталь Р6АМ5
Материал хвостовика: Сталь 45Х
Сила допустимая прочностью хвостовика: Рхв=[]p*Fo.x
Где []p – допустимое напряжение при растяжении []p= 300 Мпа
Fo.x – площадь опасного сечения хвостовика
Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком материал хвостовика Сталь 45Х. Размеры по ГОСТ 28442-90 тип 2:
Рх.в=6157*300=184710 Н
Передний γ и задний α выбирают по таблице 2.5. Передний угол выбирают в зависимости от группы обрабатываемости зубьев.
Группа заточки зубьев: 1
Черновые и переходные: γ = 15о
Чистовые и калибрующие: форма – А
Задний угол черновых и переходных зубьев α0= 3° чистовых αч= 2° калибрующих αк= 1°.
Скорость резания выбирают по таблице 2.6 в зависимости от типа производства группы качества и группы обрабатываемости.
Скорость резания V= 8 ммин. Эта скорость станком обеспечивается.
Сначала устанавливаем наработку чистовой части при Szч = 003 мм и v = 8 ммин: Т = 56 м. Для черновых зубьев при v = 8 ммин и Т = 67 м при Szс = 014 мм. Наработка с учетом поправочных коэффициентов составляет KTb = 1 KTP = 1 KTз = 1 KTd = 1 KTm = 1 KT0 = 13 Т = 56111113 = 728 м. Смазочно-охлаждающая жидкость В – 5%-ная эмульсия эмульсола СДМУ-2;
Глубину стружечной канавки h необходимой для размещения стружки при подъеме черновых зубьев определяют по формулам: h=1.1283KlsSz
Примем коэф. помещаемости К= 25; Szс = 014 мм
h=1.128325*014*35=394 мм
По табл. 2.16 ближайшая большая глубина 4 мм.
Глубину стружечной канавки допустимую жесткости протяжки (диаметр сечения по дну стружечной канавки меньше 40 мм) определяем по формуле 2 для фасочных и круглых зубьев: hж = 023d0 = 023392 = 9 мм.
Если hж больше выбранного табличного h то Sz0 = Szc = 014 мм.
Определяем шаг черновых зубьев t0 и число одновременно работающих зубьев zp. Шаг черновых зубьев принимаем по наименьшим из всех имеющихся и соответствующим данной глубине стружечной канавки h = 4 мм: t0 = 10 мм. Остальные элементы профиля b = 35 мм; r= 2 мм; R = 6 мм;
Число одновременно работающих зубьев рассчитываем по формуле 2.4:
Определяем максимально допустимую силу резания Pma Pхв = 184710Н; Pоп = 0785(D0 – 2h)2[]р = 0785(392-8)2300 = 2292451 Н. Следовательно принимаем Pmax = 184710 Н.
Число зубьев zc может меняться от 2 до 5 его определяют по формуле:
zc=Dq0zpKpmKpoKpkKppPmax = 3.14*392*45*212*1.3*1*1*1184710=1.7
Силу протягивания определяют по формуле:
Р=Dq0zpKpmKpoKpkKppzc
Р=3.14*392*45*212*1.3*1*1*12=7632686 Н.
Полный припуск на диаметр распределяют между черновыми переходными и чистовыми зубьями
Полный припуск:А=Dmax-Dmin = 40 – 392 = 08
Припуск на черновые зубья: А0=А-Ап+Ач= 08-005+016=059
Вычислить число черновых зубьев
i0=A02Sz0= 0592*014=21
Аост=Ао-2Sz0i0=059-2*2*014=003
Число черновых зубьев z0=i0*zc0
Число чистовых зубьев zp=10 число переходных зубьев zп=4 калибрующих зубьев zk=6
Общее число:z=4+10+6+4=24
Длина режущей части протяжки: Lp=t0z0+zп+tч+tk
Lp=184+10+10+4+8*2+12+8+10*3+10=396
Для t1 = 10: h = 4 мм. r = 2 мм b = 35 мм R = 5 мм.
Диаметр калибрующих зубьев Dk и диаметр последнего чистового зуба можно принимать равными максимальному предельному размеру отверстия Dk=Dmax
Диаметр калибрующих зубьев Dk=Dmax=40 мм
Для протяжек диаметром меньше 100 мм
Ширину выкружки определяют: a0= D*(zc-1)Nzc=314*40*(2-1)6*2=104
Принимаем a0=11; Rk=25; Rb=30
Число выкружек для переходных и чистовых зубьев расчитывают:
N=145D=145*40=917=10
ап=а0-2-3=104-3=74 мм
Диаметр передней направляющей:
Dпн = 392e8-005-0089мм
длина передней направляющей lпн = l мм т.к. lD15.
Длина переходного конуса ln = 20 мм.
Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба:
L1 = l1 + l2 + l3+ l + 25 = 160 + 25 + 40 + 30+25 = 280 мм.
Общая длина протяжки:
L = L1 + Lp + Lзн+ Lзхв= 280 + 396 + 20 = 696 мм.
Диаметр задней направляющей:
Dзн = 392f9-0025-0087 мм lзн = 35 мм размер фаски t = 16 мм
Длина заднего хвостовика lз = 125 мм диаметр заднего хвостовика = 40 мм.
Зуборезные фрезы (рис. 3) применяют для черновой получистовой и чистовой обработки прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем с модулем 01—40 мм и изготовляют классов точности ААА АА А В С и D которые соответственно предназначены для нарезания зубчатых колес 5—9-й и 11-й степеней точности (ГОСТ 1643-81).
Червячные фрезы являются многолезвийным инструментом с конструктивным обкаточным движением. При обработке ось фрезы и ось нарезаемого колеса (шестерни) перекрещиваются.
Метод зубофрезерования является высокопроизводительным универсальным и достаточно точным поэтому червячные фрезы получили большое распространение в промышленности при всех типах производства. При обработке применяют специальные зубофрезерные станки отечественного производства мод. 53А10 5К310 5А324П и др. а также станки зарубежных фирм. Точность зубонарезания колес зависит от класса точности применяемой червячной фрезы и точности станка.
Рисунок 3 – Червячная зуборезная фреза
В основу червячных фрез для нарезания эвольвентных цилиндрических зубчатых колес положен эвольвентный червяк. Для точного нарезания зубьев колеса необходимо чтобы режущие кромки червячной фрезы находились на поверхности эвольвентного червяка. Однако такие фрезы применяются очень редко из-за сложности их изготовления и контроля.
Широкое распространение получили фрезы разработанные на приближенных методах профилирования с расположением боковых режущих кромок на винтовых поверхностях достаточно близких к эвольвентной винтовой поверхности.
Червячные фрезы изготовляются насадными и хвостовыми. Насадные получили наибольшее распространение а хвостовые применяются только для нарезания червячных колес.
По направлению витков червячные фрезы делятся на право- и левозаходные а по числу заходов (z10) на однозаходные и многозаходные.
По ГОСТ 9324-80Е чистовые червячные фрезы классов точности ААА АА и А изготовляются с модификацией профиля зубьев и без модификации. Фрезы должны изготовляться трех типов: тип 1 — цельные прецизионные с т0=1-10 мм классов точности ААА и АА; тип 2 — цельные общего назначения в зависимости от т0= 1-20 мм классов точности от АА до D; тип 3 — сборные с т0= 8-25 мм классов точности А В С и D.
Фрезы типа 2 изготовляются нормальной и увеличенной длины а типа 3 — нормальных и уменьшенных габаритов. Червячные фрезы типов 2 и 3 могут изготовляться с заборным конусом.
Мелкомодульные червячные фрезы с т0 = 015-09 мм (ГОСТ 10331-81) изготовляются классов точности ААА АА А и В.
РАСЧЕТ ЗУБОРЕЗНОЙ ФРЕЗЫ
Материал – Сталь 35Х;
Чистовой для окончательного нарезания
Модель станка: 5310;
Степень точности – 8Х.
Рисунок 4 – Эскиз зубчатого колеса
Шаг фрезы в нормальном сечении:
Число заходов фрезы:
Ход зубьев по нормали:
Pzп=Pп0Z10=9421=942 мм.
Толщина зуба в нормальном сечении:
Sп0=Pп0-Sдз+S=942-47+06=411 мм где
Sдз-толщина зуба по дуге делительной окружности:
Высота головки зуба фрезы:
ha0=Dдз-Diз2=(93-855)2=375 мм.
hf0=Deз-Dдз2+03m=99-932+033=39 мм.
Радиусы закруглений головки и ножки зуба:
ρa0=025m=0253=075 мм;
Задний угол при вершине зуба:
Основные размеры фрезы:
Наружный диаметр: da0= 112 мм;
Посадочный диаметр: d0=40 мм;
Общая длина фрезы: L=112 мм;
Число заходов фрезы: z0=1.
Диаметр окружности впадин между зубьями фрезы:
dвп=175d0=17540=70 мм.
Число зубьев (стружечных канавок):
K=da0ztgαв=11214tg12°=527 мм.
Падение дополнительного затылка:
Радиус закругления дна для стружечной канавки:
Глубина стружечной канавки:
Hд=h0+K1+K22+r0=765 +527+792+1=15235 мм.
Угол стружечной канавки:
Так как z0=14 поэтому принимаем =22°.
Диаметр начального цилиндра фрезы в исходном сечении:
dm0=da0-2ha0-03K=112-2375-03527=1029 мм.
Угол подъема витков фрезы на начальном цилиндре в расчетном сечении:
Ход витков фрезы считается с точностью до 0001 мм:
Px0=Pп0cosγm0=10cos25°=102 мм.
Угол наклона стружечных канавок:
Шаг стружечных канавок с точностью до 1 мм:
Pz=dm0ctgλm0=1029ctg25°=9278 мм.
Диаметр выточки в отверстии фрезы:
dвыт=105d0=10540=42 мм.
Диаметр буртиков фрезы:
d1=da0-2Hд-1=112-2114-1=882 мм.
Размеры посадочного отверстия и шпоночного паза:
b=10C11(+0080+0170) мм;
Технические требования на фрезу типа 1 класса А принимаем по ГОСТ 9324-80.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИИ
Фрезерование осуществляется на зубофрезерном станке 5310.
Определим глубину резания:
h0-высота зуба нарезаемого колеса.
Назначим подачу на один оборот нарезаемого зубчатого колеса:
Учитывая поправочные коэффициенты на подачу:
S0=S0 таблKMs=0913=117 ммоб.
Назначим период стойкости фрезы:
Определяем скорость главного движения резания:
Учитывая поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания:
v=vтаблKmvKu=58109=522ммин.
Частота вращения фрезы соответствующая найденной скорости главного движения резания:
n=1000vD=1000522120=1385обмин.
Корректируем по станку и получим:
Определим действительную скорость:
v=Dn1000=1201001000=3768ммин.
Мощность затрачиваемая на резание:
Проверим достаточна ли мощность привода станка:
Nшп=Nд=1707=1275 кВт.
Nрез=11 кВтNшп=1275 т.е. условие выполняется обработка возможна.
Определим основное время затрачиваемое на обработку:
T0=LznS0K=5514100091=85 мин где
K = 1 – число заходов фрезы.
В данной курсовой работе я произвел расчеты следующих инструментов: круглой протяжки зуборезной фрезы.
В процессе выполнения данной курсовой работы была использована техническая справочная литература проведены аналитический и графический методы расчета и построения.
In this course work I made calculations for the following tools: round broach gear-cutting worm cutters.
In the course of this course work technical reference literature was used analytical and graphic methods of calculation and construction were carried out.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3х томах. Издание 8-е переработанное и дополненное. Под редакцией Жестковой И.Е.- М.: Машиностроение 2001
Баранчиков В.П. Боровский Г.В. и др. "Справочник конструктора-инструментальщика". 1994 .
Гречишников В.А. Чемборисов Н.А. Сморкалов Н.В. и др. Проектирование режущих инструментов: Издание второе дополненное и переработанное. Учебное пособие для выполнения курсового проекта (работы) по дисциплине «Режущий инструмент» студентами специальностей 151001 151002 и 151003 дневного вечернего и заочного форм обучений (под общей редакцией д.т.н. проф. Чемборисова Н.А.) – Набережные Челны: Изд-во КамПИ – 2006. – 200 с.
Кирсанов Г.Н. и др. "Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов". - М.: Машиностроение 1986.
Косилова А.Г. Р.К. Мещерякова. "Справочник технолога машиностроителя" том 1 2. -М.: Машиностроение 1985.
Ординарцев И.А. и др. "Справочник инструментальщика". -Л.: Машиностроение 1987.
Нефедов Н.А. Осипов К.А.. "Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту". - М.: Машиностроение 1990.
Маргулис Д.К. и др. "Протяжки для обработки отверстий". – М.: Машиностроение. 1986.
Вардашкин В. А. Справочник Станочные приспособления- М.: Машиностроение 1984.