Проектирование специальных сложных режущих инструментов

3.1.frw

2.4.frw

2.8.frw

2.7.frw

c43.frw

3.1а.frw

табл.1.7.frw

2,9.frw

1.1.frw

Титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Брянский государственный технический университет
СПЕЦИАЛЬНЫХ СЛОЖНЫХ
РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Утверждено редакционно-издательским советом
в качестве учебного пособия

2.11.frw

рис.2.4 б.frw

прил.4 Протяжка.cdw

п.3 по ГОСТ 8713-70-С3-КСО
тип В4 ГОСТ 14034-74
Эскиз обрабатываемой детали (2:1)
Материал изделия Сталь 20Х.
Длинна протягиваемого отверстия l = 576 мм.
Диаметр отверстия до протягивания D
Число шлицов z = 22.
Максимальное усилие протягтвания P = 140 кН.
Координаты для правки круга
Материал рабочей части Сталь P6M5 ГОСТ 19265-73; хвостовой
части Сталь 40Х ГОСТ 4543-90.
Твердость режущей части HRCэ 62..65; замковой части
хвостовика HRCэ 435 57; передней направляющей HRCэ 61 66
Контактная стыковая электросварка оплавлением.
На поверхности протяжки не допускаются трещины раковины
заусеницы следы коррозии черновины и поджоги.
Фасочные и шлицевые зубья шлифовать с подъемом заднего
Прямая конусность на калибрующихся зубьях не допускается.
На зубьях №20 - №25 №61 - №66 выполнить цилиндрическую
мм. На прочих зубьях допустима ленточка
величиной не более 005 мм.
Шероховатость рабочих конусов центровых отверстий не
Радиальное биение режущей части протяжки относительно
центров не более 0025 мм остальных рабочих поверхностей не
более 0005 мм на 100 мм.
Биение боковых поверхностей зубьев относительно оси
Отклонение от круглости зубьев направляющих и хвостовика в
пределах поля допуска на проверяемый диаметр.
Отклонения от геометрической формы поперечного сечения и
равноудаленность граней от центра не более 0.0045 мм.
Накопленная погрешность окружного шага не более 0015.
Допуск параллельности оси симметрии зубьев 0010 мм на длине
На контрольных роликах снять лыску высотой 05 мм. При
контроле ролики устанавливать лыской внутрь.
Маркировать материал режущей части i48
и товарный знак запвода изготовителя год выпуска.
Неуказанные предельные отклонения размеров валов по h14
Продольный профиль зубьев

1.17.frw

2.1.frw

табл.1.6.frw

Фрагмент.frw

1.3.frw

2.10.frw

рис.2.4а.frw

1.8.frw

2.3.frw

рис.3.1б.frw

1.7.frw

1.11.frw

Обложка книги 2012.doc

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ СЛОЖНЫХ
РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

1.16.frw

1.4.frw

2.2.frw

текст и содержание.pdf

Стешков А.Е. Проектирование специальных сложных режущих
инструментов [Текст] + [Электронный ресурс]: учеб. пособие А.Е.
Стешков. Брянск: БГТУ 2012. 116 с.
ISBN 978-5-89838-621-4
Изложены разработанные на основе теории проектирования
инструментов и практического опыта инструментальных и
машиностроительных предприятий методики проектирования
специальных сложных режущих инструментов.
Учебное пособие предназначено для студентов обучающихся
«Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств»
(квалификация «бакалавр») очной и заочной формы обучения.
Ил. 29. Табл. 42. Библиогр. 16 назв.
конструкторско-технологическая
ISBN9 78-5-89838-621-4
©Брянский государственный
технический университет 2012
В технологической оснастке применяемой на металлорежущих
станках и комплексах наиболее существенным и ответственным
элементом является режущий инструмент. Обеспечение станков
приобретением их в торговой сети что не всегда возможно для
сложных инструментов стандартные конструкции которых часто не
могут обеспечить требования по качеству и производительности
обработки. В этом случае необходимо проектировать специальные
режущие инструменты. Методики проектирования наиболее
распространенных таких инструментов приведены в учебном
пособии. Они разработаны автором на основе систематизации
теоретического материала достижений науки анализа практического
опыта инструментальных и машиностроительных предприятий и
университете единой методологии проектирования инструментов.
Материал в учебном пособии изложен так чтобы он был
доступен студентам (особенно студентам заочной формы обучения)
при выполнении курсовых и квалификационных работ. Для этого
приведено большое количество рисунков справочных таблиц даны
рекомендации для поиска дополнительных данных в других
источниках. В приложении приведены образцы выполнения чертежей
режущих инструментов и требования к оформлению пояснительной
Учебное пособие предназначено для студентов обучающихся по
направлению подготовки 151900 «Конструкторско-технологическое
«Металлообрабатывающие
«Инструментальные системы машиностроительных производств»
квалификация «бакалавр») очной и заочной формы обучения.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕК
многолезвийный режущий инструмент
производящий обработку только при одном главном рабочем
движении. Движение подачи при этом отсутствует а подача
обеспечивается конструкцией протяжки превышением (подъемом)
каждого последующего зуба (или нескольких зубьев) над
предыдущим. Протяжки применяют в серийном и массовом
производстве для обработки цилиндрических и шлицевых отверстий
шпоночных пазов сложных поверхностей. При этом обеспечивается
высокая производительность совмещение черновой получистовой и
чистовой обработки точность 6 7 квалитетов и шероховатость
Rа ≤ 125 25 мкм. Наиболее сложной является протяжка для
обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем боковых
Как правило в курсовых работах (в первой части) задано
проектирование протяжки для обработки отверстий втулок с
эвольвентным профилем шлица но в порядке исключения может
быть задана обработка втулок с прямобочными и треугольными
шлицами или круглой протяжки. Методика проектирования протяжек
в этом случае значительно упрощается но имеет некоторые
особенности на которые следует обратить внимание.
1. Проектирование протяжек для обработки
шлицевых отверстий с эвольвентным профилем
ответственных узлов машин передающих большие крутящие
моменты. Модуль соединений m от 05 до 10 мм угол профиля
α = 30о номинальные диаметры от 6 до 500 мм. Шлицы имеют
высотную коррекцию. Параметры шлицевой втулки по ГОСТ
3380 показаны на рис. 1.1.
Центрирование соединения может выполняться: а) по
окружности Df и боковым сторонам профиля; б) только по боковым
сторонам профиля; в) по окружности Da и боковым сторонам
профиля. Материалом шлицевых втулок как правило являются
конструкционные и легированные стали.
Пример условного обозначения шлицевых втулок D = 50 мм и
m = 2 по ГОСТ 603380:
а) при центрировании по боковым сторонам 50х2х9Н;
б) при центрировании по наружному диаметру 50хН7х2х9Н;
в) при центрировании по внутреннему диаметру
Рис. 1.1. Параметры шлицевой втулки по ГОСТ 603380:
Df = D диаметр окружности впадин (наружный диаметр);
Da = D 2m диаметр окружности выступов (внутренний диаметр);
Hf = 055m высота ножки шлица; Ha = 045m высота головки шлица;
e = 05P + 2 f = 015m ширина фаски
Ознакомившись с заданием студент должен: а) обосновать
выбор технологического метода обработки шлицевых впадин во
втулках; б) назначить для него технологическое оборудование и
инструментальную оснастку; в) описать технологию протяжной
Обработка шлицевых втулок с диаметром отверстия от 12 до
0 мм и модулем от 1 до 5 мм как правило выполняют протяжками.
Методика проектирования таких протяжек изложена подробно в [1] и
включает следующие этапы:
а) выбор исходных данных;
б) определение исходной инструментальной поверхности
в) превращение ИП в инструмент т.е. конструирование и
профилирование протяжки;
г) назначение технических требований;
е) разработка рабочего чертежа.
1.1. Исходные данные
Исходные данные выбирают по ГОСТ 603380.
Расшифровав условное обозначение шлицевой втулки по
ГОСТ 603380 выбирают ее основные размеры:
в) профильный угол α ;
г) наружный диаметр шлицевых впадин Df который равен
номинальному диаметру D;
д) внутренний диаметр впадин
е) делительный диаметр d;
ж) диаметр основной окружности db от которой развернуты
з) ширину впадины e по делительному диаметру и степень
точности ее изготовления.
Рассчитывают дополнительные размеры:
а) шаг шлицев P = m где = 314159 ;
б) смещение исходного контура при высотной коррекции
шлица +xm (коррекцию в ряде случаев принимают такой что
делительный диаметр d может совпадать с внутренним Da) где
х коэффициент высотной коррекции.
Устанавливают способ центрирования соединения.
Определяют допускаемые отклонения на основные размеры
втулки Df Da e по табл. 1.1 1.3.
Все размеры и отклонения выносят на рис.1.1.
При центрировании соединения по боковым сторонам
выполнять Da по Н11 и Df по Н13.
Поля допусков размеров втулки Da Df и e при различных способах
центрирования по ГОСТ 6033–80
по наружному диаметру Df по внутреннему диаметру Da
Df min = D* (при плоской
* – целесообразно назначить отклонения по Н13.
Предельные отклонения размеров Da и Df шлицевых втулок
Предельные отклонения для полей допусков мкм
Интервал размеров мм
Предельные отклонения ширины впадины втулки e
1.2. Исходная инструментальная поверхность
шлицевой эвольвентной протяжки
Выбирают форму и размеры исходной инструментальной
поверхности (ИП) протяжки.
При протягивании формообразование поверхности детали
происходит по принципу «движение самой по себе» [1] поэтому ИП
перенесенная на протяжку (рис. 1.2).
Модуль m0 шаг P0 угол профиля α 0 диаметр
делительного цилиндра d 0 и эвольвентный профиль переносят без
изменений размеры d a0 d f 0 и S0 пересчитывают с учетом допускаемых
отклонений шлицевой втулки:
а) наибольший диаметр окружности выступов (наружный
d a0 = D f max 02TD f
б) наибольший диаметр окружности впадин ИП при
центрировании по Df или по боковым сторонам профиля
d f 0 = Da с отклонениями по e8 или e9.
Рис. 1.2. Размеры профиля ИП шлицевой эвольвентной протяжки:
d a 0 – наружный диаметр; d f 0 – диаметр окружности впадины;
d 0 = m0 Z – диаметр делительной окружности; h0 – высота зуба (шлица);
толщина зуба по делительной окружности S0 = e + ES Te
где Te – запас на предполагаемую разбивку по профилю;
г) полная высота зуба h0 = 05 d a0 d f 0 ;
где TD f TDa и Te – допуски размеров шлицевой втулки (Te = ES –
EIe) ES – верхнее отклонение размера e EIe – нижнее
отклонение размера e по ГОСТ 6033–80 при поэлементном
измерении параметров втулки.
1.3. Конструирование протяжки
Протяжка может быть только шлицевой (при центрировании по
или боковым сторонам) или комбинированной (при
центрировании по Da). При центрировании по Da предусматривается
обработка шлицевых впадин и внутреннего отверстия Da одной
комбинированной протяжкой особенности проектирования которой
приведены ниже. Рассмотрим методику проектирования шлицевой
протяжки при центрировании по D f .
Выбирают конструкцию (конструктивное исполнение)
протяжки. Конструкция протяжки может быть цельной сборной или
составной. Выбор конструкции зависит от типа производства
возможностей инструментального цеха. Цельными выполняют
протяжки диаметром до 18 мм а также в мелкосерийном
производстве для обработки небольших партий деталей когда
стоимость протяжки должна быть как можно меньше. В этом случае
применяют инструментальные легированные стали такие как сталь
ХВГ или сталь ХВСГ. В других случаях используют составную или
сборную конструкцию у которой для рабочей части применяют
быстрорежущие стали а для хвостовой – стали 45Х или 45ХН.
Наиболее часто рекомендуют быстрорежущую сталь Р6М5 но для
высоколегированных и труднообрабатываемых сталей и сплавов а
также при повышенной твердости обрабатываемого материала
HB ≥ 280 назначают стали Р18 Р9К10 Р6М5К5 хотя их стоимость
Протяжка состоит из переднего и заднего хвостовиков и рабочей
Передний хвостовик считают до первого зуба протяжки
(рис. 1.3). Он предназначен для закрепления протяжки в патроне
станка и центрирования заготовки по отверстию. В нее входит
крепежная часть l6 переходный конус lk переднее направление lп.н и
шейка d4. Размеры крепежной части хвостовика стандартизированы
Для круглых и шлицевых протяжек выбирают хвостовик типа 2
исполнения 1. Диаметр крепежной части d1 принимают ближайший
меньший из стандартного ряда по условию d1 ≤ D0 (1 2 ) мм где
протягиванием. При протягивании только шлицевых впадин D0 = Da .
Длину направляющего конуса назначают конструктивно в пределах
25 мм (пропорционально диаметру протяжки). Передняя
относительно оси протяжки. Ее номинальный диаметр d5 принимают
равным D0 предельные отклонения – по e8 длину lп.н равной
(07 08)l где l – длина обрабатываемого отверстия в заготовке.
Остальные размеры хвостовика принимают по ГОСТ 4044–70
Рис. 1.3. Конструкция хвостовика протяжки по ГОСТ 4044–70 (тип 2
Общую длину переднего хвостовика l xв = l1 + lk + lп.н проверяют
по условию lxв ≥ lст где lст – длина до первого зуба протяжки с учетом
размера патрона стола станка и заготовки (рис. 1.4).
На станках как правило используют быстросменные патроны с
автоматическим раскреплением протяжки.
При обратном ходе ползуна 1 втулка 2 патрона наталкиваясь на
упор 3 смещается по оси сжимая пружину до тех пор пока выточка
установится напротив кулачков 7. При этом кулачки освобождают
шейку хвостовика и протяжка свободно извлекается из отверстия
патрона. Устанавливается новая заготовка 6 протяжка вставляется
крепежной частью в патрон станка и включается рабочий ход. При
этом втулка 2 смещается вправо кулачки захватывают шейку
хвостовика протяжки и обеспечивают передачу тягового усилия
станка на протяжку. Разработаны и другие более компактные
конструкции патронов.
Основные размеры круглых хвостовиков протяжек по ГОСТ 4044-70
(тип 2 исполнение 1) мм
* – предельное отклонение по е8.
*2 – предельное отклонение по с11.
*3 – предельное отклонение 05 10 мм.
*4 – размер ориентировочный уточняется по станку.
Рис. 1.4. Схема расположение протяжки на горизонтально-протяжном
станке: 1 – ползун станка; 2 – патрон быстросменный; 3 – упор; 4 – стол
станка; 5 – приспособление; 6 – заготовка
При использовании заготовок с необработанным торцем
приспособление 5 должно иметь сферическую шайбу для правильной
предварительной обработкой обеспечена перпендикулярность торца
и оси отверстия заготовки 6 то сферическую шайбу не применяют.
Толщина буртика ln в приспособлении назначается конструктивно и
соответствует для станков с тяговым усилием Pст ≤ 200000 H ln = 30
мм для станков Pст > 200000 H ln = 40 мм. Длина сменной втулки
(планшайбы) lb стола 4 выбирается в зависимости от модели станка
Размер l* определяющий глубину посадочного отверстия d1
патрона выбирается в зависимости от типа и размеров патрона. Так
при d1 = 12 20 – l* = 90 мм при d1 = 22 32 – 100 мм при
d1 = 36 50 – 120 мм и при d1 = 50 70 – 140 мм.
Общая длина пространства для размещения хвостовика
протяжки исходя из размеров станка и приспособления должна быть
lст = l * +10 + lb + ln + l + 15 30 . Запас в 15 30 мм до первого зуба
протяжки необходим для обеспечения условия гарантированного
захвата хвостовика кулачками в патроне при начале рабочего
движения. Он назначается конструктивно в зависимости от диаметра
протяжки (чем больше диаметр протяжки тем он больше).
Основные параметры горизонтально-протяжных станков
У протяжек диаметром до 60 80 мм крепежную часть
электроконтактной сваркой или сваркой трением. Сварочный шов
располагают на шейке d4 отступив от переходного конуса lk на
20 мм. Прочность сварного шва на разрыв не проверяют так как
при правильно выбранных режимах сварки прочность шва выше чем
прочность исходного материала. Материал хвостовика – сталь 45Х
При отсутствии сварочных машин а также для протяжек
диаметром 60 мм и более рекомендуют сборную конструкцию в
которой крепежная часть хвостовика соединяется с протяжкой с
помощью точного резьбового соединения в котором кроме резьбы
предусмотрен также центрирующий поясок. В этом случае проверяют
прочность резьбового соединения на разрыв по условию
≤ [ в ] где P – максимальная сила резания при протягивании
d1 – внутренний диаметр резьбы [в] – допускаемые напряжения на
протяжке равные для стали 45Х не более 250 МПа. Для
рекомендуемых резьбовых соединений при материале хвостовика
сталь 45ХН и [в] = 290 МПа в табл. 1.6 приведены значения
допускаемой прочностью резьбы силы резания [P]. В этом случае
условие проверки следующее: P ≤ [P]. Точность резьбового
по ГОСТ 16093–2004 точность центрирующего
Основные параметры резьбовых соединений хвостовиков протяжек мм
Выбирают заднюю направляющую часть которая
используется чтобы избежать перекоса заготовки при ее сходе с
Номинальный диаметр задней направляющей d3.H. для шлицевых
протяжек принимают равным среднему диаметру шлицевого
отверстия (см. рис. 1.1) и выполняют как свободный размер длину
заднего направления lЗ.Н. назначают конструктивно но не более
У протяжек больших диаметров (D > 60 мм) а также при
работе на вертикально-протяжных станках предусматривают задний
хвостовик размеры которого выбирают по табл. 1.4 исключив
направляющий конус lk и приняв конструктивно шейку в пределах
60 мм для размещения сварочного шва. Диаметр d1 при этом
принимают таким же (или на одну или две позиции меньше) как и для
переднего хвостовика.
Конструируют рабочую часть расположенную между
передним и задним хвостовиками. У шлицевой протяжки она
включает (черновую) переходную (чистовую) и калибрующую части.
Перед началом проектирования режущей части выбирают схему
резания. В [1] указано что при модуле m ≤ 25 мм следует принимать
одинарную схему резания при которой подъем Sz назначается на
каждый режущий зуб. При модуле m > 25 мм рекомендуется
групповая схема секции которой состоят из двух зубьев. Однако при
требованиях к шероховатости обработки боковых сторон впадины
втулки Rа 125 мкм а также при центрировании соединения по
боковым сторонам с точностью профиля втулки 7Н следует
рекомендовать одинарную схему резания чтобы уменьшить
шероховатость по боковым сторонам [1]. Чистовые зубья
целесообразно проектировать с одинарной схемой.
Шаг режущих зубьев предварительно рассчитывают по формуле
t = Q l где Q = 125 15 – при одинарной и Q = 145 19 – при
групповой схеме резания. По расчетному значению t из табл. 1.7
выбирают ближайшее стандартное значение шага и все размеры
Число одновременно участвующих в работе зубьев протяжки
проверяют по условию Z 0 = + 1 = 3 7 . Если условие не выполняется
необходимо изменить шаг.
Профиль зубьев протяжек по ГОСТ 20365–74
Подъем на зуб протяжки Sz при одинарной схеме для обработки
сталей назначают в пределах 003 006 ммзуб чугуна – до 010
ммзуб при групповой схеме – по рекомендациям [2 прил. 17] в
зависимости от материала протяжки группы обрабатываемости
материала заготовки группы качества протягиваемой поверхности и
скорости резания. Величину Sz принимают максимально возможной
из приведенных рекомендаций но при условии что она не
превышает рассчитанного значения S Z* max допускаемого прочностью
опасного сечения хвостовика протяжки:
где Ср – коэффициент учитывающий материал заготовки и тип
протяжки (для шлицевых протяжек Ср = 2300 при обработке сталей с
в = 700 800 МПа Ср = 2840 при обработке легированных сталей с
в = 800 1000 МПа Ср = 1250 1500 МПа при обработке чугуна для
которого показатель степени в формуле должен быть 136;
S1 – ширина вершины первого режущего зуба
S1 = d1 0 + inv α 0 inv α1
где d1 – диаметр первого зуба протяжки который принимают
α1 = arccos 0 cos α 0
Z 0 – число одновременно работающих зубьев (для групповой
схемы в формулу подставлять 05 Z 0 );
k – поправочный коэффициент учитывающий влияние ряда
неучтенных факторов;
[Р] – усилие резания допускаемое прочностью хвостовика Н.
При цельной или составной конструкции протяжки
где F – площадь опасного сечения шейки крепежной части
хвостовика по диаметру d2 (табл. 1.4) или площадь канавки перед
первым зубом если ее диаметр d k1 = d5 2h меньше
h – глубина стружечной канавки (табл.1.7);
[в] – допускаемые напряжения на растяжение в опасном
При проектировании сборной протяжки величину [Р] выбирают
из табл. 1.6 в зависимости от размера резьбового соединения.
kΣ = k H kγ kcм kи k cx .
конструкционной стали. При HB = 285 336 он равен 13 в
остальных случаях – 10. Коэффициент kγ учитывает влияние
переднего угла (табл. 1.9).
Допускаемые напряжения на растяжение в опасных сечениях протяжки
Шейка крепежной части
Сталь конструкционная
Сталь инструментальная
Сталь быстрорежущая диаметром:
Передний угол режущих и калибрующих зубьев протяжек
Обрабатываемый материал
Сталь легированная инструментальная
Коэффициент kcм учитывает влияние СОТС. При использовании
водных эмульсий типа СДМ4-2 kсм = 11 при использовании
маслянистых СОТС типа ОСМ-3 И12А сульфофрезола и других –
kсм = 10 [2]. Коэффициент kи учитывает остроту лезвий. При работе
затупившимися зубьями (но при допустимой величине их износа)
Коэффициент kcх учитывает влияние схемы резания: при
одинарной схеме kcx = 10 при групповой kcx = 083.
После проверки Sz рассчитывают фактическую силу резания
P = C p S z x S1 Z Z o kΣ H
где х = 085 при обработке сталей и х = 073 при обработке чугуна. По
условию P ≤ (07 08) Pcт где Рст тяговое усилие станка проверяют
возможность обработки на принятом протяжном станке если условие
не соблюдается то уменьшают Sz или выбирают станок с
Установив Sz проверяют заполнение стружечной канавки
(табл.1.7) расчетом коэффициента k по условию k = акт ≥ [k ]
где Faкт – рабочая площадь сечения стружечной канавки;
[k] – допускаемое значение коэффициента заполнения которую
принимают [k] = 35 4 для одинарной и [k] = 3 для групповой схемы
резания при обработке стали и [k] ≥ 2 25 при обработке чугуна;
Sz – принятый подъем зубьев на черновой режущей части
При невыполнении условия принимают увеличенные значения
глубины стружечной канавки h (см. табл.1.7) и повторяют проверку.
Если этим не достигается выполнение условия заполнения канавки
то уменьшают Sz или увеличивают шаг.
Число чистовых зубьев Zn принимают 34 или 5 в зависимости от
точности D f постепенно уменьшая на них величину Sz до
Sz min= 0015 0010 мм на последнем чистовом зубе. Тогда
односторонний припуск на чистовых зубьях при Zn = 4 будет равен
пер = S z n1 + S z n 2 + S z n3 + S z n 4 . Значения Sz на чистовых зубьях
конструктор определяет произвольно соблюдая требования
равномерности их уменьшения. При групповой схеме резания если
Sz ≥ 012 мм целесообразно ввести дополнительно одну (или две
при S> 018 мм) переходную секцию с уменьшением подъема на зуб в
ней до 008 010 мм. Эту величину прибавляют к Ппер.
Пчер = h0 П пер где h0 – высота зуба (рис. 1.2). Если величина
Sz = const на всех черновых режущих зубьях то их число определяют
+ 1 . Число черновых зубьев при групповой
схеме резания определяют из условия что первая их секция срезает
только 05Sz. (Это делают для более плавного начала работы
протяжки.) Z чер = 2(
+ 1) где Sz – подъем на группу
Общее число режущих зубьев Z p = Z чер + Z пер длина режущей
При шлифовании профиля с подъемом заднего центра как
правило шлифуют на проход все зубья протяжки в том числе и
калибрующие Zk. Тогда калибрующие зубья не могут исправить
погрешности профиля и уменьшить шероховатость по боковым
сторонам шлицев. Это является существенным недостатком таких
протяжек. Поэтому число Zk уменьшают. При центрировании по Df
принимают Zk = 6 для квалитета 7 и Zk = 4 5 для остальных
квалитетов при других способах центрирования Zk = 4 [4].
Шаг калибрующих зубьев (при t ≥ 10) принимают tk = 06t.
Общая длина шлицевой рабочей части lш = l p + Z k t k . Зная величину
lш проверяют возможность размещения протяжки на станке по
условию lш + l з.н. Lп где Lп – ход ползуна протяжного станка
(табл. 1.5). Если условие не выполняется то рабочую часть разделяют
на две протяжки для обработки за два рабочих хода. Тогда вторая
протяжка (протяжка второго хода) на передней направляющей части
должна иметь неполные по высоте шлицевые выступы (для
правильной установки заготовки). Диаметральные размеры режущих
черновых переходных и чистовых зубьев рассчитывают с учетом
соответствующей величины Sz по формуле d i = d i 1 + 2 S zi
где i – номер режущего зуба Szi – подъем на зуб на i-м зубе. При
диаметры нечетных зубьев начиная с i = 3. Диаметр первого зуба в
первой группе d1 = d5 + Sz . (Диаметр первого зуба при одинарной
схеме резания d1 = d5).
Диаметры четных (вторых зубьев в группе) выполняют на
2 мм меньше нечетных. Далее составляют таблицу диаметров
зубьев в которой диаметр последнего чистового зуба должен быть
равен диаметру калибрующих зубьев. Эту подгонку выполняют
путем небольших изменений подъема на чистовых зубьях.
При групповой схеме резания на нечетных зубьях
вышлифовывают выкружки для разделения стружки по ширине. Для
увеличения производительности если число шлицев четное
выкружки можно шлифовать только с одной стороны на двух
соседних зубьях (рис. 1.5а) срезая до половины их ширины Si. При
нечетном количестве шлицев их шлифуют с двух сторон зуба
оставляя на середине ширину площадки не более 05Si. Однако на
практике как правило выкружки шлифуют с двух сторон каждого
зуба (рис. 1.5б). Радиус шлифовального круга Rkp подбирают
графическим построением вручную или на ЭВМ. При этом
проверяют его значение на диаметрах зубьев в начале и конце
черновой режущей части. Схема шлифования выкружек и выбора
круга приведена в [2 прил. 27].
Рис. 1.5. Схема формообразования выкружек на режущих
черновых зубьях шлицевой протяжки: а – при четном числе шлицев;
б – при нечетном числе шлицев
Диаметр калибрующих зубьев определяют в зависимости от
способа центрирования (рис. 1.6). При центрировании по Df величина
= 02 TD f при центрировании по Da и боковым сторонам –
= 06 TD f При этом диаметр калибрующих зубьев равен наружному
диаметру d a0 (см. рис.1.2). Предельные отклонения диаметральных
размеров и допуски на изготовление Td 0 зубьев назначают в
технических требованиях (параграф 1.1.5). Диаметр впадин зубьев
d f 0 при всех способах центрирования выполняют с отклонениями по
e 9 или f 9. Точность выполнения толщины зуба S0 проверяют по
Задний угол принимают на черновых зубьях 3° на переходных и
чистовых 2° и на калибрующих 1°. На калибрующих зубьях
выполняют цилиндрическую ленточку шириной 02 04 мм.
Далее определяют общую длину протяжки L = l хв + lш + l з.н и
проверяют возможность ее изготовления. Из технологических
соображений целесообразно чтобы L не превышала предельных
значений: L ≤ 700 мм при диаметре протяжки d a0 от 12 до 15 мм
0 – при d a0 = 15 20 мм 1000 – при d a0 = 20 25 мм 1200 – при
d a0 = 25 30 мм 1300 - при d a0 = 30 50 мм и 1500 - при
d a0 > 50 мм. Если эти рекомендации не выдержаны проектируют
комплект из двух протяжек.
Рис. 1.6. Схема полей допусков для определения диаметра
калибрующих зубьев протяжки
1.4. Профилирование шлицевых зубьев
Чтобы увеличить стойкость режущих зубьев их профиль
шлифуют с подъемом заднего центра на профильно-шлифовальных
станках (рис. 1.7). Подъем центра составляет 03 04 мм на 1000 мм
длины протяжки тогда подъем центра на длине протяжки
По величине h производят настройку станка.
Рис. 1.7. Шлифование профиля шлицевой протяжки с подъемом
заднего центра: А Б и В – сечения режущей части в которых
выбирают профильные точки 1 2 и 3
Таким образом на режущих зубьях протяжки создают
небольшие вспомогательные углы α1 и 1 (рис. 1.8).
Это уменьшает трение по боковым сторонам зубьев улучшает
подвод в зону контактов СОТС что увеличивает стойкость зубьев в
4 раза. Однако при этом продольная канавка (впадина) на
оказывается наклоненной к оси протяжки на
некоторый угол а основание зуба по мере продвижения
шлифовального круга вдоль впадины постепенно суживается и
боковой профиль все более отклоняется от теоретической
эвольвенты. Таким образом возникает погрешность профиля. Для ее
уменьшения производят коррекцию профиля шлифовального круга
так чтобы после шлифования огибающая линия проведенная через
вершины режущих зубьев была наиболее близка к теоретической
Рис. 1.8. Геометрические параметры зуба протяжки
при шлифовании с подъемом заднего центра
Существуют два способа профилирования шлифовального
круга: а) по дуге окружности проведенной через три точки 1k 2k и 3k
(вершины зубьев) когда задний центр станка поднят на величину h;
б) по новой эвольвенте проведенной через две точки в том же
положении. Профиль круга при этом формирует профили всех
режущих зубьев а на теоретической эвольвенте находятся только
вершины тех режущих зубьев на которых находятся точки 12 и 3.
Технологически более просто осуществляется правка круга по дуге
окружности поэтому этот способ используют наиболее часто. Для
него необходимо рассчитать радиус дуги по которой будет
перемещаться вершина правящего алмазного наконечника и
координаты центра дуги для настройки правящего устройства станка.
При правке круга по дуге выбирают три точки 1 2 и 3 на
вершинах разных трех зубьев режущей части. Все три точки должны
лежать на теоретической эвольвенте: точку 1 выбирают на вершине
пятого или шестого зуба диаметр которого (например d5)
d5 = d f 0 + 8S z при одинарной схеме резания и d5 = d f 0 + 5S z при
групповой. Точка 2 находится на вершине зуба диаметр которого
d 2 = 05 d a0 d f 0 . Точку 3 выбирают на последнем черновом или
первом переходном зубе (рис. 1.9). Расстояния по оси до точек 1 2 и
l01 = N 01t l02 = N 02t и l03 = N 03t где N01 No2 и No3 – число зубьев
между точками 0 – 1 0 – 2 и 0 – 3. Иногда для упрощения контроля
профиля точку 1 принимают на контрольном буртике который
выполняют на переднем направлении перед первым зубом. Диаметр
буртика примерно равен d a0 .
Рис. 1.9. Коррекция профиля зуба протяжки заменой эвольвенты
После подъема заднего центра протяжки точки 1 2 и 3
поднимутся и займут положение 1к 2к и 3к. Эти точки принадлежат
профилю шлифовального круга и через них проводят окружность
радиусом R из центра O2.
По формулам (1.1) и (1.2) определяют толщину зуба Si
протяжки в точках профиля 1 2 и 3 подставляя вместо d1 диаметры
зубьев для точек 1 2 3.
Рассчитывают ширину впадины зуба протяжки ei в точках 1
Рассчитывают углы поворота от оси y точек 1 2 и 3
Определяют координаты точек 1 2 и 3 в системе
Переносят начало системы координат xy в точку О1 и
определяют в ней координаты точек 1 2 и 3
yi = 05(d i cos i d f 0 ) .
Рассчитывают подъем Сi точек 1 2 и 3 при шлифовании
профиля (точки 1к 2к и 3к)
где l0i – расстояние от вершины первого (нулевого) режущего зуба до
рассматриваемых точек 1 2 и 3.
Определяют ординаты точек 1к 2к и 3к принадлежащих
дуге окружности (см. рис.1.9)
Рассчитывают координаты центра x02 и y02 заменяющей дуги
( x1 x2 )( x22 + yk22 x32 yk23 ) ( x2 x3 )( x12 + yk21 x22 yk22 )
[( yk 2 yk 3 )( x1 x2 ) ( yk1 yk 2 )( x2 x3 )]
x12 + yk21 2 y02 ( yk1 yk 2 ) x22 yk22
Рассчитывают радиус дуги R (в формуле y02 со своим
R = ( x1 x02 ) 2 + ( yk1 y02 ) 2 .
Расчет погрешности профилирования при замене эвольвенты
дугой окружности приведен в [1].
1.5. Технические требования
При разработке чертежа протяжки назначают технические
требования по [1]. Основные технические требования которые
необходимо указать на чертеже протяжки следующие:
а) материалы рабочей части хвостовика и их твердость;
б) шероховатость поверхностей;
г) предельные отклонения размеров по роликам;
д) накопленную погрешность окружного шага зубьев;
е) допускаемое биение боковых поверхностей зубьев рабочих
поверхностей хвостовика направляющих;
ж) подъем заднего центра при шлифовании профиля зубьев;
з) параметры выносимые на шейку протяжки при маркировке.
Выбор технических требований по [1]. Контроль точности
профиля эвольвенты выполняют по роликам не менее чем в трех
сечениях режущей части протяжки (рис1.10).
профиля зубьев по роликам: 1 –
ролик; 2 – зуб протяжки
Как правило точки контроля выбирают на тех зубьях на
которых принимались точки 1 2 и 3 при профилировании (рис.1.9).
Все необходимые расчеты для определения диаметров роликов
и контрольных размеров Мi приведены в [1].
1.6. Разработка рабочего чертежа
Чертеж протяжки выполняют как правило на листе формата
А1. В верхней части чертежа помещают таблицу диаметров зубьев с
допускаемыми отклонениями. Зубья разделяют на черновые
переходные чистовые и калибрующие. В таблице указывают задний
угол для каждой группы зубьев. В правом верхнем углу приводят
эскиз шлицевой втулки на котором проставляют диаметральные
размеры и ширину впадин с соответствующими допускаемыми
отклонениями. Под рисунком втулки приводят материал втулки
длину обрабатываемого отверстия модуль α число шлицев
максимальное усилие притягивания. Ниже приводят технические
требования где указывают подъем заднего центра. Под таблицей
располагают общий вид протяжки со всеми размерами
допускаемыми отклонениями и требованиями по шероховатости под
чертежом располагают координаты профиля для правки
шлифовального круга при шлифовании с подъемом заднего центра
сечение режущей части с указанием размеров для контроля по
роликам и номеров зубьев а также расчетной толщины зуба по
делительному диаметру с допускаемым отклонением равным 033Te.
При групповой схеме резания указывают размеры выкружек на
нечетных черновых зубьях и задний угол по выкружке (см. рис.1.5).
В нижней части чертежа выносят профиль зубьев и стружечных
канавок для режущей и калибрующей части. На калибрующих зубьях
указывают ширину цилиндрической ленточки и требования к
шероховатости на ней.
Пример оформления чертежа приведен в прил. 3.
2. Особенности проектирования комбинированных
шлицевых эвольвентных протяжек
Комбинированная протяжка проектируется в той же
последовательности что и шлицевая протяжка с эвольвентным
профилем. Однако при конструировании рабочей части протяжки
следует иметь в виду ряд особенностей.
При выборе исходных данных устанавливают что
центрирование соединения происходит по внутреннему диаметру Da
который выполняют во втулке с точностью по Н7 или Н8. Чтобы
обеспечить соосность Da и шлицевых впадин необходимо
обрабатывать их одним инструментом (в данном случае одной
протяжкой). При этом необходимо выполнять фаски на шлицевых
впадинах чтобы образующиеся заусенцы при работе шлицевых
зубьев протяжки не помешали сборке соединения по диаметру Da.
Размер фаски по ГОСТ 6033–80 f = 015 m.
изложенной в параграфе 1.1.2 дополнительно установив диаметр
отверстия втулки до протягивания D0. Перед протягиванием
отверстие втулки обрабатывают сверлением или зенкерованием. Так
как диаметр Da будет окончательно обработан круглой секцией
зубьев протяжки то для этого необходимо предусмотреть припуск
под протягивание П который определяют по ГОСТ 20364–74 и ГОСТ
365–74 или рассчитывают по формуле П = 0005 Da + (01 02) l
где l – длина протягиваемого отверстия. Коэффициент 01 принимают
при предварительной обработке отверстия зенкерованием 02 –
сверлением. Тогда диаметр предварительного отверстия D0 = Da П .
Этот диаметр дополнительно выносят на чертеж профиля ИП
шлицевой эвольвентной протяжки (см. рис. 1.2) где также указывают
и припуск на сторону 05 П.
комбинированную протяжку рабочая часть которой имеет круглую
(К) фасочную (Ф) и шлицевую (Ш) секции. При большей длине
заготовки и большем припуске на обработку отверстия первой
помещают круглую секцию затем фасочную (схема КФШ) чтобы не
было смещения фасочных пазов относительно шлицевых [2]. На
круглой секции при этом применяют групповую схему резания при
двух зубьях в группе. В остальных случаях целесообразно
рекомендовать расположение секций по схеме ФКШ когда первыми
работают фасочные зубья которые обладая большой прочностью
могут срезать максимальную величину Sz прорезая пазы для круглых
и частично для первых шлицевых зубьев.
Дальнейший выбор конструкции (цельная сборная
составная) материалов рабочей части и хвостовика размеров
переднего и заднего хвостовиков выполняют как для шлицевой
протяжки однако диаметр хвостовика выбирают по величине D0
диаметр передней направляющей d5 = D0.
При конструировании рабочей части протяжки для каждой
секции принимают схему резания определяют шаг режущих зубьев
размеры стружечных канавок и т. д. (см. параграф 1.1.3). Для
фасочных зубьев если ширина первого зуба меньше 8 10 мм
принимают одинарную схему резания. Число фасочных зубьев Zф
должно быть не более 10. Подъем на зуб Sz для стали принимают до
8 010мм при этом проверяют условие S z ≤ S z max . Далее
определяют коэффициент заполнения стружечной канавки k (см.
табл.1.7) рассчитывают фактическую силу резания фасочными
зубьями Pфас приняв максимальную ширину срезаемого слоя вторым
фасочным зубом S1ф S1 + П . Рассчитывают S1 по формулам 1.1 и
2. Далее определяют диаметры зубьев и их профиль. Методика
профилирования изложена в [1 параграф 7.3.3]. Диаметр первого
фасочного зуба принимают равным D0 длину рабочей части
фасочной секции – lфас = Z фt .
Конструируют круглую секцию состоящую из черновых
чистовых и калибрующих зубьев. Схему резания круглых зубьев
принимают одинарной зубья шлифуют без стружкоразделительных
канавок так как для них фасочные зубья уже обеспечили разделение
стружки. Максимальная ширина срезаемого слоя круглыми зубьями
S1 . Подъем S z на черновых зубьях
при обработке стали и до 008 010 при
обработке чугуна. Окончательно S z принимают после проверки
условия S z ≤ S z max . Далее выполняют все необходимые расчеты как
для шлицевой протяжки с одинарной схемой резания закончив их
расчетом фактической силы резания Pкр и длины рабочей части
круглой секции lкр .
Конструирование шлицевой секции выполняют по
приведенной в параграфе 1.1.3 с 17 23 методике закончив
определением длины ее рабочей части lшл . Профилируют шлицевые
зубья по методике изложенной в параграфе 1.1.4.
Тяговое усилие станка выбирают по наибольшей силе
цилиндрические пояски длиной 20 25 мм общую длину протяжки
определяют по формуле L = l хв + lфас + 20 + lкр + 20 + lшл + l зн где
lфас – длина фасочной секции l кр – длина круглой секции. Если
длина L > [ L ] то обработку разделяют на два прохода и
проектируют две протяжки.
Протяжка первого прохода состоит из фасочной круглой
секции и части шлицевой. На протяжке второго прохода передняя
направляющая должна иметь шлицевые пазы номинальный диаметр
ее принимают равным диаметру последнего шлицевого зуба
протяжки первого прохода с отклонением по е8.
Протяжка второго прохода включает оставшуюся часть
черновых шлицевых зубьев переходные чистовые и калибрующие
зубья шлицевой секции. Из технологических соображений
целесообразно чтобы длина первой и второй протяжки была
примерно одинаковой.
На чертеже комбинированной протяжки дополнительно
показывают сечения по фасочной и круглой секциям с указанием в
этих сечениях необходимых размеров. Пример оформления чертежа
комбинированной протяжки приведен в прил. 4.
требованиями к круглой секции (параграф 1.5.3) точность диаметров
фасочных зубьев принимают такой же как для черновых зубьев в
Из технологических соображений целесообразно стремиться к
тому чтобы шаг фасочных круглых и шлицевых зубьев был
одинаковым. Пример оформления чертежа протяжки в прил. 4.
3. Особенности проектирования шлицевых протяжек
прямобочными шлицами
Проектирование таких протяжек аналогично проектированию
шлицевых эвольвентных однако упрощается их профилирование и
при конструировании следует учитывать некоторые особенности.
По исходным данным расшифровав условное обозначение
шлицевой втулки выбирают по соответствующему стандарту ее
размеры их точность способ центрирования. Все размеры и
на чертеже (рис. 1.11).
Определяют размеры и профиль ИП протяжки (рис. 1.12) в
таком же порядке как для эвольвентной протяжки.
Рис.1.11. Основные размеры шлицевой
втулки с прямобочными шлицами
Рис.1.12. Размеры и профиль
с прямобочными шлицами
При конструировании протяжки в зависимости от способа
центрирования выбирают конструкцию только шлицевую или
протяжки (цельная составная сборная) в зависимости от
номинального диаметра D так же как и для эвольвентной протяжки.
Далее проектирование шлицевой протяжки выполняют по
алгоритму эвольвентной протяжки внося следующие изменения:
а) схему резания выбирают в зависимости от b0 (при b0 > 3 4
мм (необходимо принять групповую схему с двумя зубьями в группе и с
профилем нечетных зубьев показанным на рис. 1.13);
б) при расчете S z max и P ширину зуба принимают равной
в) размеры выкружек при групповой схеме резания
Шлицевые протяжки с прямобочными шлицами по
профилю зубьев шлифуют с подъемом заднего центра при этом
профильный угол шлифовального круга уменьшают чтобы
обеспечить на боковых сторонах зубьев вспомогательный угол в
Рис. 1.13. Профиль нечетных зубьев
протяжки при групповой схеме резания:
b1 = (06 08)b0 ; R = 50 при b0 ≤ 10 и R
Профилирование шлифовального круга (рис.1.14) выполняют в
следующей последовательности:
а) выбирают из таблицы размеров зубьев диаметры первого d1
и последнего чернового шлицевого зуба d n ;
б) определяют расстояние между этими зубьями ln = t N n
где N n – номер последнего чернового зуба t – шаг черновых
в) определяют половину угла окружного шага расположения
шлицев = 180 Z (рис.1.14);
г) задавая угол поднутрения (вспомогательный угол в плане)
= 10 определяют половину профильного угла шлифовального
д) рассчитывают подъем для последнего чернового зуба
е) определяют общий подъем заднего центра на всей длине
Контроль точности профиля по роликам для прямобочной
шлицевой протяжки не требуется.
Технические требования назначают по ГОСТ 7943–78.
При центрировании соединения по внутреннему диаметру
проектируют комбинированную протяжку с фасочной и круглой
секциями конструирование которых выполняют так же как для
шлицевой эвольвентной протяжки.
шлифования боковых сторон зубьев
шлицевой прямобочной протяжки:
– профиль обрабатываемой
– профиль последнего
чернового зуба протяжки;
– профиль шлифовального
Пример оформления основных элементов чертежа такой
шлицевой протяжки приведен в прил. 5.
4. Особенности проектирования шлицевых протяжек
с треугольным профилем
Треугольный профиль шлица применяют для неподвижных
соединений при передаче небольших крутящих моментов а также
для тонкостенных втулок. Центрирование происходит только по
боковым сторонам. Однако внутренний диаметр втулки выполняют
Точность соединения обеспечивают жестким допуском на
средний диаметр d который включает также и отклонения шага
Наиболее распространены соединения с профильным углом 90°
при числе шлицев Z = 48 . Контроль точности шлицев выполняют по
роликам. Основные размеры и профиль шлицевой втулки показаны
Рис 1.15. Профиль и размеры шлицевой втулки с треугольными шлицами
При проектировании протяжки для такой шлицевой втулки
учитывают ряд особенностей.
Исходные данные в соответствии с заданием (размеры и
профиль втулки допускаемые отклонения) выбирают по [6] и
выносят на рис. 1.15.
Определяют толщину шлица по делительной окружности
С увеличением d толщина шлица уменьшается поэтому
допускаемое отклонение S принимают ei = ESd.
Рассчитывают размеры и определяют профиль ИП
является номинальная поверхность шлицевого вала с треугольным
Размеры и отклонения ИП:
а) наружный диаметр d a 0 = Da + 033TDa где TDa – допуск на
диаметр впадин шлицевой втулки TDa равен номинальному
значению верхнего отклонения ES при точности Da по H11
б) предельное отклонение по d a0 при диаметре протяжки до
мм составит – 0008 мм при d a0 > 30 – не более – 0010 мм
эти отклонения переносят на калибрующие зубья;
в) внутренний диаметр d f 0 равен d a шлицевой втулки с
предельным отклонением + 033Td a где Td a = E S d a допуск на
диаметр выступов шлицевой втулки d a ;
г) средний диаметр d 0 = d с предельным отклонением
+ 066Td где Td = ESd допуск среднего диаметра шлицевой
Рис 1.16. Размеры и профиль ИП шлицевой протяжки
с треугольным профилем шлица
толщина шлица S 0 = P S + 066Ts где Ts = E S d допуск
на толщину шлица втулки P =
г) предельное отклонение толщины шлица S 0 принимают
ж) наибольшая высота шлица h0 = 05( d a 0 d f 0 ) ;
толщина шлица у основания
где 1 = 45 0 1 а sin 1 = 0 sin(450 ) . Величина
является шириной первого шлицевого зуба протяжки и
используется при расчете силы резания.
конструктивного исполнения. Принимают комбинированный тип
протяжки так как диаметр d a должен быть выполнен с высокой
точностью. В связи с небольшими высотой и шириной шлицев фаску
на них не делают поэтому рабочая часть протяжки состоит из
круглой и шлицевой секций. Припуск под круглую секцию диаметр
отверстия под протягивание и далее конструирование выполняют так
как шлицевой комбинированной эвольвентной протяжки (см. раздел
2.). Схему резания на круглых зубьях принимают одинарную с
обязательным выполнением стружкоразделительных канавок на
режущих зубьях [5] или групповую с двумя зубьями в группе. Схема
резания шлицевой секции – только одинарная.
Основные технические требования принимают как и для
шлицевой эвольвентной протяжки соответствующего диаметра
модулем до 15 мм с точностью по боковым поверхностям шлицев по
Контроль точности профиля выполняют по роликам на
среднем диаметре в двух точках: а) на зубьях диаметр которых равен
(или немного больше) делительному б) на последнем черновом зубе.
Диаметр роликов рассчитывают по формуле
Размер по роликам при контроле в средней части протяжки
рассчитывают по формуле
(в формулу подставляют d p округленное до ближайшего
стандартного значения). Предельное отклонение на размер по
роликам не более 033 Td . При шлифовании профиля зубьев с
подъемом заднего центра станка размер по роликам на последнем
черновом зубе будет M 2 = M 1 2C m где C m = C1Z m подъем между
средним и последним черновыми зубьями C1 =00020 00025 мм
подъем заднего центра приходящийся на длину одного шага зубьев
t Z m число зубьев протяжки между точками первой и второй
проверок (между средним и последним черновыми зубьями). Общий
подъем заднего центра при профильном шлифовании зубьев
протяжки h = C1 где L общая длина протяжки.
Половину угла профиля шлифовального круга при таком
шлифовании рассчитывают по формуле
где D2 номинальный диаметр впадин шлицевой втулки (рис.1.15).
Ширина площадки на вершине шлифовального круга должна быть не
более d f 0 sin 1 мм.
Пример компоновки чертежа шлицевой
треугольным профилем шлица приведен в прил.6.
5. Проектирование круглых протяжек
Круглые протяжки применяют для обработки цилиндрических
отверстий с точностью 7 8 и 9 квалитетов с шероховатостью Ra в
пределах 063 25 мкм. При этом обеспечивается точность формы
цилиндрического отверстия. Наиболее распространены круглые
протяжки переменного резания диаметром от 14 до 90 мм (ГОСТ
365 74). Такие протяжки имеют групповую схему резания с
двумя режущими зубьями в группе. Многозубые (34 или 5 зубьев)
секции рекомендуют при протягивании заготовок большой длины
тонкостенных или с переменной толщиной стенки однако такие
протяжки сложнее в изготовлении.
Точные отверстия обрабатывают также развертыванием или
растачиванием однако в сравнении с ними протягивание дает более
высокую производительность так как обработка выполняется только
за один рабочий ход продольное перемещение протяжки со
. Однако стоимость протяжек высокая поэтому
экономически целесообразно их применять в серийном и массовом
производстве. Обоснование выбора протягивания студент проводит в
начале проектирования.
Проектирование круглых протяжек аналогично проектированию
других сложных лезвийных инструментов и включает следующие
в) превращение ИП в инструмент (конструирование и
д) разработка рабочего чертежа.
5.1. Исходные данные
Основными исходными данными при проектировании круглых
а) диаметр обрабатываемого отверстия D и его точность;
б) длина обрабатываемой втулки l;
в) материал заготовки вид термической обработки и твердость
г) шероховатость обрабатываемой поверхности Ra ;
д) тип производства.
Дополнительно необходимо:
) определить допускаемые отклонения и допуск на D;
) выбрать тип протяжного станка (горизонтальный или
) выбрать метод обработки отверстия до протягивания и
найти припуск под протягивание по ГОСТ 2036574 или
рассчитать по формуле П = 0005 D + (01 02) l (как и в
предыдущих случаях коэффициент 01 берут при
предварительной обработке отверстия зенкерованием 02
) рассчитать диаметр отверстия до протягивания D0 = D П ;
) установить скорость обработки v
производства вида материала детали и протяжки группы
обрабатываемости материала и группы качества. Эти
данные приведены в [2 прил.1 2 3 6].
5.2. Исходная инструментальная поверхность
Так как протягивание осуществляется по принципу «движение
самой по себе» то ИП круглой протяжки совпадает с обработанной
поверхностью детали и представляет собой цилиндрическую
поверхность диаметром d a0 = D + ES –(01 02)TD где ES верхнее
отклонение а TD допуск отверстия. При протягивании разбивка
отверстия зубьями незначительна поэтому d a0 уменьшают на
переносится на калибрующие зубья протяжки.
5.3. Конструирование протяжки
Круглая протяжка состоит из переднего хвостовика рабочей
части и заднего направления.
Выбирают конструктивное исполнение протяжки. Ниже
приведен порядок конструирования протяжки (цельная сборная или
составная) и материал рабочей и хвостовой частей (параграф 1.1.3).
Проектируют основные части протяжки аналогично ранее
рассмотренным конструкциям. Диаметр переднего хвостовика
принимают на 1 2 мм меньше D0 остальные размеры выбирают по
табл. 1.4. Чертеж переднего хвостовика показан на рис.1.3. Диаметр
заднего направления lз.н принимают равным d a0 с отклонением по f8
и длиной равной lп.н . Задний хвостовик проектируют для протяжек
диаметром более 60 мм а также при обработке на вертикальнопротяжных станках (параграф 1.1.3).
Проектируют рабочую часть протяжки состоящую из
черновых переходных чистовых и калибрующих зубьев. Схему
резания для черновых и переходных зубьев принимают групповую
число зубьев в группе два (первый называют прорезным второй
зачистным). Шаг режущих зубьев рассчитывают по формуле
t = (15 19) l и округляют до ближайшего значения из табл. 1.7. По
шагу выбирают остальные размеры зуба и стружечной канавки и
показывают их на чертеже. Шаг калибрующих зубьев принимают
t k = t если t ≤ 10 мм и t k = 06t в остальных случаях. Рассчитывают
подъем на зуб S z max допускаемый прочностью шейки крепежной
части хвостовика по формуле
где [P ] = F [ в ] усилие допускаемое прочностью шейки крепежной
части хвостовика площадь сечения которой равна F (см. табл. 1.4);
[ в ] допускаемые напряжения (если материал хвостовика сталь
X [ в ] = 250 МПа если быстрорежущая сталь [ в ] = 300 МПа);
[P ] для сборной протяжки см. в табл. 1.6;
C p коэффициент зависящий от материала заготовки и его
прочности или твердости (табл.1.10);
Z 0 = 05( + 1) число секций одновременно участвующих в
kΣ поправочный коэффициент (см. параграф 1.1.3);
x = 085 при обработке стальных заготовок x = 073 для чугуна и
медных сплавов. Определяют фактический подъем на секцию S z по
[2 прил.17] и проверяют условие S z ≤ S z max если условие не
выполняется уменьшают S z .
Проверяют заполнение стружечной канавки. Для этого
рассчитывают коэффициент заполнения по условию
где Fакт активная площадь стружечной канавки (см. табл.1.7)
[k] = 3 при обработке сталей средней и повышенной твердости [k] = 4
для вязких сталей и аналогичных материалов [k] = 2 при обработке
серого чугуна и хрупкой бронзы.
Если условие не выполняется выбирают большее Fакт для того
шага (табл. 1.7) если этого недостаточно уменьшают S z или
увеличивают шаг при этом еще раз проверяют k.
Значения коэффициента C p при круглом протягивании
Прочность или твердость
Медные сплавы средней
Рассчитывают фактическую силу резания
P = C рd a0 S z x Z 0 kΣ
и подбирают станок по тяговому усилию Pст ≥ 12 P .
Уточняют общую длину хвостовика с учетом размеров рабочего
пространства станка (см. параграф 1.1.3 рис.1.4)
В зависимости от точности обработки отверстия принимают
число калибрующих зубьев Z k = 8 5 (для шестого квалитета 8
зубьев седьмого 7 восьмого 6 девятого 5). Диаметр
калибрующих зубьев равен d a0 (параграф 1.5.2). Цилиндрическую
ленточку на них не делают. Так как ГОСТ 2036574 допускает
принимать на чистовых зубьях одинарную схему резания их число
Z ч принимают для шестого и седьмого квалитетов точности 5
восьмого 4 девятого 3. Припуск на сторону на чистовых зубьях
назначают соответственно 007 мм 006 мм и 0045 мм. Подъем на
чистовых зубьях назначают конструктивно но так чтобы на
последнем зубе он был не более 0005 001 мм. Так при точности
отверстия 7Н подъем на чистовых зубьях будет на первом
S zч = 0022 на втором 0018 на третьем 0014 на четвертом
припуск на сторону на 5 зубьев
Перед чистовыми назначают одну или две переходные секции с
групповой схемой резания в зависимости от S z черновых зубьев:
при S z ≤ 008 одна переходная секция (два зуба) с припуском на
сторону П п = 05S z при S z > 008
две переходные секции с
припуском П п = S z . В этом случае на первую переходную секцию
назначают подъем 066 S z на вторую 033S z . Тогда число
переходных зубьев Z n = 2 или 4.
Число черновых зубьев
где П черн = 05 П П чист П п припуск на сторону на черновые зубья
если первая секция для плавного начала резания имеет подъем
равный 05 S z . Число черновых зубьев всегда кратно двум.
Общее число режущих зубьев (черновых переходных
чистовых) Z p = Z черн + Z n + Z ч .
Составляют таблицу диаметров зубьев считая что первый зуб
первой черновой секции d1 = D0 + S z третий зуб d3 = d1 + 2S z и т.д.
для всех нечетных зубьев секции. Четные зубья секции делают на
2 мм меньше нечетных. На переходных секциях четные и
нечетные зубья выполняют одинакового диаметра.
Диаметр первого чистового зуба равен диаметру нечетного зуба
последней переходной секции плюс 2S z ч1 диаметр последнего
чистового зуба равен d a0 .
На нечетных черновых и переходных зубьях выполняют
выкружки для разделения стружки (рис.1.17). Число выкружек
и округляют до ближайшего числа из следующего ряда 4 6 8 10 12.
Далее рассчитывают ширину выкружки
округляя ее с точностью до 05 мм. Выкружки на чистовых зубьях
делают на каждом зубе располагая их на соседних зубьях в
шахматном порядке. Задний угол на выкружках α = 4 6°. Радиус
выкружки Rв и наибольший диаметр конического шлифовального
круга для ее вышлифовки приведены в табл. 1.11. Схема шлифования
выкружек в [2] прил.27.
Рис. 1.17. Форма и размеры стружкоразделительных выкружек
Задний угол на черновых и переходных зубьях назначают
± 30 на чистовых 20 ± 30 на калибрующих 10 ± 15 передний
Радиус выкружек Rв и диаметры d k шлифовальных кругов для них мм
выкружки Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80
L = l хв + Z p t + Z k t k + l з.н .
Профилирование зубьев протяжки заключается в перенесении на
калибрующие зубья диаметра ИП d a0 . Точность исполнения d a0
приведена в технических требованиях (табл. 1.13).
5.4. Технические требования
Основные технические требования указываемые на чертеже:
а) материалы рабочей части хвостовика и их твердость[1];
б) предельные отклонения диаметров режущих зубьев в
в) предельные отклонения калибрующих зубьев и чистовых
зубьев при 2 S z ≤ 002 мм по табл.1.13;
г) предельные отклонения диаметра передней направляющей
по е8 задней направляющей по f 7;
д) допуск радиального биения режущих и калибрующих
зубьев не более допуска на их изготовление (табл.1.12 и 1.13);
Предельные отклонения диаметров режущих зубьев
с подъемом на зуб 2 S z > 002 мм
Предельные отклонения диаметров зубьев
Предельные отклонения диаметров калибрующих зубьев мм
Точность обработки отверстия
ж) допуск радиального биения хвостовиков передней и задней
направляющих не более 004мм;
з) параметры шероховатости:
передней и задней поверхностей зубьев при точности
отверстий Н7 и Н8 Rz 08 при точности Н9 и
поверхностей выкружек криволинейной части спинок
зубьев гладких цилиндрических и конических элементов в
крепежной части хвостовика направляющего конуса
поверхности передней и задней направляющих
остальные поверхности Ra 5 мкм;
и) на поверхности хвостовика маркируются:
товарный знак изготовителя;
диаметр поле допуска и длина обрабатываемого отверстия;
марка стали рабочей части;
Остальные технические требования выбирают по ГОСТ
5.5. Разработка рабочего чертежа
Рабочий чертеж разрабатывают по техническим требованиям.
Пример чертежа протяжки по ГОСТ 2036574 приведен в прил. 7. На
прилагаемом чертеже показан более сложный вариант конструкции
а) черновые секции (кроме первой) имеют три режущих зуба;
б) два последних чистовых зуба выполнены без выкружек;
в) шаг чистовых и калибрующих зубьев переменный.
Переменный шаг и два круглых чистовых зуба предусмотрены
для обеспечения минимальной шероховатости обрабатываемого
отверстия до Ra ≤ 032 050 мкм.
Дополнительно на чертеже указать параметры обрабатываемой
детали с ее эскизом.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ
Червячная фреза это один из наиболее распространенных
многолезвийных обкаточных инструментов применяемых для
обработки цилиндрических и червячных зубчатых колес шлицевых
валов звездочек цепных передач. Они обеспечивают высокую
производительность и точность профиля изделий относятся к
наиболее сложным режущим инструментам применяемым как для
чистовой так и для предварительной черновой обработки.
1. Проектирование цельных чистовых червячных
Анализируя исходные данные второй части задания студенты
обосновывают выбор технологического метода обработки зубьев
цилиндрического зубчатого колеса на основании сравнительного
анализа существующих методов. Далее описывают порядок
выполнения и особенности выбранной технологической операции
указывают используемые при этом технологическое оборудование и
инструментальную оснастку и поясняют принцип установки фрезы на
станке. Как правило практически у всех вариантов задания для
указанных в задании условий следует выбрать зубофрезерование
червячной фрезой на зубофрезерном станке. Схема установки
червячной фрезы и заготовки на зубофрезерном станке при нарезании
прямозубого зубчатого колеса показана на рис. 2.1.
Для обеспечения точности шага зубьев и профиля боковой
эвольвентной поверхности ось червячной фрезы на станке наклоняют
по отношению к горизонтальной оси на угол y который для
прямозубых колес равен углу подъема витков исходного червяка γ m0
принятого за основу при проектировании червячной фрезы.
Методика проектирования цельной чистовой червячной
зуборезной фрезы включает следующие этапы:
б) определение исходной инструментальной поверхности (ИП)
в) превращение ИП в инструмент т.е. его конструирование и
Рис. 2.1. Схема зацепления инструментальной рейки 1
и исходного червяка 2 с обрабатываемым колесом 3
Основные исходные данные для проектирования указаны в
а) модуль m и число нарезаемых зубьев колеса Z1 ;
б) угол зацепления α;
в) степень точности зубьев нарезаемого колеса;
г) коэффициент коррекции зубьев х;
д) материал заготовки и его твердость НВ;
е) тип производства.
Дополнительные данные студенты выбирают по ГОСТ
4381 (допускаемые отклонения размеров зуба нарезаемого колеса)
и по ГОСТ1375581 (размеры зуба: шаг P = m ; толщина зуба
S = 05 P высота головки ha и ножки h f зуба радиус кривизны
впадины ρ f = 038m ). Если зуб колеса имеет высотную коррекцию
то рассчитывают смещение исходного контура xm толщину
зуба S = S ± 2xm tg α и изменение высоты головки и ножки зуба с
Размеры зуба выносят на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Размеры зуба нарезаемого цилиндрического зубчатого колеса
с эвольвентным профилем: а нормальный зуб; б с высотной
ИП червячной фрезы является винтовая поверхность
исходного теоретического эвольвентного червяка ось которого
наклонена к торцу обрабатываемого прямозубого колеса на угол
равный углу подъема винтовой направляющей этого червяка γ m0
Исходный эвольвентный червяк теоретически точно сопрягается
с эвольвентным зубчатым колесом однако в осевом сечении профиль
его витка имеет криволинейную образующую что усложняет
технологию его изготовления и контроля. ГОСТ 932480 разрешает
при проектировании чистовых червячных фрез использовать вместо
эвольвентного эквивалентный (близкий по точности) ему архимедов
червяк имеющий прямолинейную образующую профиля витка в
осевом сечении для всех типов фрез (тип 1 прецизионные фрезы
модулем от 1 до 10 и тип 2 фрезы нормальной точности модулем от
Наружный диаметр червяка рассчитывают по формуле
d a0 = 7 m + 175 D0 + 2 6 мм где D0 диаметр посадочного отверстия
проектируемой фрезы:
D0 = 20m 0373 для фрез типа 1; D0 = 27 m 0 404 для фрез типа 2.
Расчетные значения D0 и d a0 округляют до ближайшего из принятого
стандартного ряда: D0 = 16; 20; 27; 32; 40; 50; 60 мм; d a0 = 40; 50; 63;
Полученные значения D0 и d a0 сверяют с рекомендациями
ГОСТ 932480 (табл. 2.1). В табл. 2.1 приведены расчетные значения
диаметра начального цилиндра d m0 исходного червяка.
Диаметральные размеры исходного червяка цельных чистовых
Диаметральные размеры для типов фрез
Далее рассчитывают угол подъема винтовой направляющей
линии исходного червяка по формуле γ m0 = arcsin
расчета не менее 5 знаков после запятой.
В отечественной практике принят приближенный способ
профилирования ИП червячной зуборезной фрезы который сводят к
расчету профильного угла эквивалентного архимедова червяка в его
осевом сечении по формуле α x0 = arctg
. При этом образуется
погрешность эвольвентного профиля на нарезаемом зубе колеса но
ею на практике пренебрегают.
На нормальное сечение витка червяка переносят шаг P
толщину зуба S и высоту головки ha и ножки h f зуба
обрабатываемого колеса.
1.3. Конструирование и профилирование
цельных червячных зуборезных фрез
По заданной степени точности обрабатываемого колеса
выбирают класс точности червячной фрезы:
а) при 6-й или 7-й степени точности классы точности фрез
ААА или АА (прецизионные фрезы тип 1);
б) при 8 11 степени классы точности соответственно А В
С и D (фрезы нормальной точности тип 2).
Основные размеры ИП (табл.2.1) переносят на фрезу в
соответствии с ее типом.
Определяют остальные размеры фрезы. Общий вид
чистовой цельной зуборезной фрезы приведен на рис.2.3.
ГОСТ 932480 устанавливает два исполнения по длине фрезы L:
нормальная 2 увеличенная примерно в 16 раз длина. Фрезы
исполнения 2 применяют при работе с осевыми передвижками а
также для колес с большим числом нарезаемых зубьев Z1. При этом
выполняют проверку достаточности L расчетом [1] или
графическим построением. В любом случае длину рабочей части
фрезы l p выбирают на две полных толщины зуба больше участка
находящегося в зацеплении с нарезаемым колесом l p = lmin + PN 0 .
Рис. 2.3. Общий вид зуборезной червячной цельной чистовой фрезы
Минимальную длину рабочей части lmin необходимую для
правильного формообразования профиля нарезаемых зубьев
рассчитывают: а) при m ≤ 4 мм когда нарезание зубьев выполняют
по целой заготовке lm б) при m > 4 мм когда чистовая
lmin = 225m (ctgα +44tgα). На современных зубофрезерных станках
для увеличения срока службы червячных фрез обработку зубчатых
колес ведут с осевыми передвижками что обеспечивает
равномерность износа всех зубьев фрезы по ее длине. При работе с
передвижками длину рабочей части фрезы увеличивают до
l p = lmin + (3 4) PN 0 . Общую длину фрезы принимают L = l p + 2lб где
lб = 3 5 мм длина контрольных буртиков назначаемых для
проверки биений фрезы при изготовлении и установке ее на
зубофрезерный станок. Диаметр контрольных буртиков d б
принимают конструктивно исходя из того что он должен быть
немного ниже дна стружечных канавок. Его значение устанавливают
при вычерчивании фрезы.
Для червячных фрез очень существенным является выбор числа
зубьев Z0. Чем больше Z0 тем меньше шероховатость поверхности
нарезаемого зуба больше производительность обработки но меньше
толщина зуба фрезы. Это уменьшает число переточек т.е. суммарную
стойкость фрезы. Для цельных фрез типа 1 и 2 принимают Z0
рекомендуемые по ГОСТ 932480 (табл. 2.2).
Выбор Z0 проверяют контрольным прочерчиванием формы зуба
и стружечной канавки.
Число зубьев цельных чистовых червячных зуборезных фрез Z0
Затылование зуба k по задней поверхности принимают по табл.
3. По принятому d a0 Z 0 и k проверяют задний угол α a0 на вершине
зуба по условию α a0 = arctg
Шлифованную по задней поверхности часть зуба С* принимают
равной половине его толщины при m до 4 мм и от одной трети до
половины толщины при m > 4 мм. Зубья червячных фрез имеют
двойное затылование. Черновое затылование резцом выполняют с
величиной k1 = (12 14)k для фрез нормальной точности и
k1 = (14 18)k для прецизионных фрез. Передний угол γ a0 для
чистовых фрез принимают равным нулю.
Стружечную канавку принимают винтовой с углом наклона ее к
оси λm0 = γ m0 . Направление канавки обратное к направлению
винтовой линии исходного червяка (для правой фрезы левая канавка).
Прямая стружечная канавка допускается при малых углах γ m0 (менее
° ). Глубину стружечной канавки определяют по формуле
где R1 = 1 3 мм радиус дна стружечной канавки. Угол раскрытия
стружечной канавки выбирают из принятых стандартных значений
22 25 30° и проверяют графическим построением. Ход винтовой
Рекомендуемые значения затылования
цельных чистовых червячных фрез мм
Размеры C1 b и допуски шпоночного паза принимают по ГОСТ
7290. В середине посадочного отверстия делают увеличение на
мм его диаметра для лучшего центрирования фрезы при установке
На буртиках и в отверстии выполняют фаски размером не менее
мм на 45° . Неполные зубья срезают так чтобы толщина верхней
части последних зубьев была не менее (05 07) m.
В нормальном к витку исходного червяка сечении (рис.2.3.)
определяют размеры зубьев фрезы соответствующие этим
параметрам исходной инструментальной рейки:
нормальный шаг PN 0 = m; где принимают 314159;
высота головки и ножки зуба ha0 = h f 0 = 125 m (если х = 0);
полная высота зуба h0 = 25 m;
радиус скругления вершины ρ a0 = 025 m;
радиус скругления впадины ρ f 0 = 03 m;
Толщину зуба по начальному цилиндру S N = 05 PN 0 + S где
S утолщение зуба инструментальной рейки для создания
теплового зазора в передаче назначают в зависимости от модуля.
Во впадинах зубьев при m > 4 мм делают проточки глубиной
2 мм для выхода шлифовального круга при затыловании.
Профилируют зуб червячной фрезы путем расчета
профильных углов по левой и правой сторонам и шага в осевом
сечении зуба. Если у фрезы стружечные канавки винтовые с углом
наклона к оси λm0 = γ m0 то по сравнению с профильным углом витка
архимедова эквивалентного червяка α x0 угол профиля зуба по левой
стороне α x0 L за счет затылования уменьшится а по правой α x0 R
увеличится. Эти углы рассчитывают по формуле
α x0 L ( R ) = arctg
В данной формуле знак (+) соответствует углу α x0 L знак (–)
α x0 R . Если стружечные канавки фрезы прямые ( λm0 = 0 ) то
профильный угол по левой и правой сторонам зуба будет
одинаковым равным углу α x0 витка архимедова червяка.
Шаг осевого сечения необходимый при изготовлении и контроле
фрезы определяют по формуле
Точность расчета не менее пяти знаков после запятой.
1.4. Назначение технических требований
Технические требования на фрезы назначают по ГОСТ 932480.
Материал фрезы сталь Р6М5 ГОСТ 1926573. При
обработке зубчатых колес из высоколегированных сталей в > 800
назначают сталь Р18 или стали Р6М5К5 и Р18К5Ф2. Твердость после
термообработки 63 66 HRC.
Для контроля точности фрез ГОСТ 932480 установлено 17
проверяемых параметров. Так как контроль всех параметров
затруднен то проверяют их отдельную группу. Установлено три
группы параметров в каждую из которых входит 9 основных
одинаковых и два четыре дополнительных параметра. Фрезы
точности ААА АА и А контролируют по первой или второй группам
классов точности В и С по любой из трех класса точности D по
третей группе. Общие в каждой группе проверяемые параметры:
а) точность посадочного отверстия;
б) радиальное биение буртиков;
в) торцевое биение буртиков;
г) профиль передней поверхности;
д) радиальное биение по вершинам зубьев;
е) разность соседних окружных шагов;
ж) накопленная погрешность окружного шага стружечных
з) погрешности направляющей линии струженной канавки на
и) отклонение толщины зуба S N 0 .
Дополнительные параметры для первой группы:
а) погрешность зацепления от зуба к зубу;
б) погрешность зацепления на длине линии зацепления
червячной фрезы и заготовки.
Для второй наиболее распространенной группы (табл. 2.4)
дополнительно проверяемые параметры:
а) отклонение профиля зуба в его нормальном сечении;
б) отклонение винтовой линии фрезы от зуба к зубу;
в) отклонение винтовой линии фрезы на одном обороте;
г) отклонение винтовой линии фрезы на трех оборотах.
Допуски и предельные отклонения второй группы проверяемых параметров
чистовых червячных фрез по ГОСТ 932480 мкм
Отклонения диаметра посадочного отверстия f d
Радиальное биение буртиков f y
Торцевое биение буртиков f t
Продолжение табл. 2.4
Радиальное биение по вершинам зубьев f rd a
Профиль передней поверхности (отклонение от
Накопленная погрешность окружного шага стружечных
Отклонения направления стружечных канавок на длине 100
Отклонение толщины зуба TS 0
Разность соседних окружных шагов f u 0
Отклонение профиля зуба f f 0
Отклонение винтовой линии профиля от зуба к зубу f h1
Отклонение винтовой линии на одном обороте f h0
Отклонение винтовой линии на трех оборотах f h3
б) отклонение осевого шага P
в) накопленное отклонение шага на длине любых трех шагов.
Параметры шероховатости назначают по табл. 2.5. Для
поверхностей не указанных в табл. 2.5 назначают шероховатость
Предельные отклонения наружного диаметра фрезы и
остальных размеров с неуказными допусками назначают по h13
отверстий по H13 линейных размеров по ±
На торце фрезы маркируют:
индекс модуль угол профиля класс точности угол подъема
витка γ m0 ход винтовой стружечной канавки букву Л для
левозаходной фрезы марку стали товарный знак изготовителя год
Параметры шероховатости рабочих поверхностей
червячных фрез по ГОСТ 932480
Посадочное отверстие
поверхность зуба R z
Задняя поверхность на
Пример оформления чертежа фрезы приведен в прил.8.
2. Особенности проектирования сборных
червячных фрез с поворотными рейками
Широко распространены в массовом производстве зубчатых
колес (например в автомобильной промышленности) сборные
червячные фрезы с поворотными рейками главной особенностью
которых является отсутствие сложных и трудоемких затыловочных
резьбошлифовальных станках а требуемый задний угол и форму
задней поверхности получают путем установки зубчатых реек в
производительностью и точностью. Установлено [5] что такие фрезы
имеют большее число зубьев в сравнении с цельными обеспечивают
увеличение числа переточек и повышение производительности на
25% за счет лучшего качества металла рейки больших боковых
задних углов меньшей шероховатости задних поверхностей. При
этом обеспечивают значительную экономию быстрорежущей стали.
К их недостаткам относят: а) трудоемкость изготовления
рабочих и технологических корпусов так как необходима высокая
точность базовых поверхностей пазов для реек; б) увеличение
погрешности профиля при переточках фрезы.
Однако несмотря на эти недостатки фрезы широко применяют
на крупных европейских фирмах в США и других странах. Италия
производит фрезы m = 05 10 мм Франция m = 05 14 мм классов
точности А и В Германия m = 05 12 мм классов точности АА А и
В. Особенно эффективными оказались фрезы фирмы Saazor
(Германия) имеющие точные прямоугольные пазы в корпусе и 12
или 17 реек которые крепятся боковыми крышками. Торцы крышек
выполняют коническими с углом 10° что обеспечивает надежность
закрепления реек. Базирование крышек на корпусе выполняют по
цилиндрическим пояскам. Рейки устанавливают в пазы по плотной
посадке. В нашей стране фрезы с поворотными рейками применяют
на автомобильных заводах ВАЗ КАМАЗ и других.
ВНИИИнструмент и представляют собой чистовые однозаходные
фрезы m = 1 6 мм классов точности А и В и многозаходные для
предварительной обработки m = 1 10 мм. Элементы конструкции
таких фрез показаны на рис. 2.4.
Рассмотрим особенности проектирования таких фрез.
ИП фрезы определяют как для цельных (параграф 2.1.2)
выбирая основные размеры ИП как для сборных фрез типа 3 по ГОСТ
24 80. Фрезы исполнения 1 с увеличенным наружным диаметром
принимают при классе точности А (или АА) и диаметре нарезаемого
колеса меньше 800 мм (табл. 2.6). Число реек принимают 10 16
проверяя расположение в пазах корпуса графическим построением.
Диаметр начального цилиндра исходного червяка рассчитывают по
Рис. 2.4. Сборная червячная фреза с поворотными рейками конструкции
ВНИИнструмент: а элементы конструкции; б установка реек в
технологическом корпусе; 1 рабочий корпус; 2 рейка; 3 клин; 4
Основные размеры сборных червячных зуборезных фрез (тип 3) мм
Конструирование фрезы включает разработку реек корпуса
и крепежных элементов. Размеры реек определяют конструктивно
соблюдая примерные соотношения: а) максимальная толщина (на
вершине зуба) примерно (25 3)m ; б) максимальная высота
(375 4)m ; в) ширина крепежной части 125m . Рейки устанавливают
в прямоугольные пазы корпуса с индивидуальной подготовкой по
ширине паза чтобы добиться плотного и легкоразборного
Рейки крепят торцевыми крышками которые базируют по
отверстию корпуса. Надежность крепления обеспечивают наличием
на крышках и рейках конуса с углом 10 12° . В конце последнего
зуба рейки предусматривают контрольный буртик представляющий
собой небольшую цилиндрическую площадку диаметром d б .
Неполные витки на рейках и корпусе срезают. Задний угол зубьев в
рабочем положении α a0 = 12° передний γ a0 = 0° . При сборке рейки
плотно устанавливают в дно паза в осевом направлении доводят до
торца одной ранее установленной крышки и затягивают вторую
крышку после чего проверяют биения по буртикам.
Пазы корпуса выполняют симметрично относительно оси с
высокой точностью их окружного шага. Диаметр корпуса принимают
d k d a0 2m . На цилиндрической части нарезают резьбу с шагом
Px0 высотой профиля (13 14 )m углом профиля α = 20° . Неполные
витки срезают. Таким путем создают спинки зубьев реек для
увеличения их жесткости в собранном виде. Спинки зубьев должны
быть симметричны относительно профиля зубьев рейки. Материал
реек стали Р6М5 Р6М5К5 Р18 твердость HRC 63 66 корпус
изготовляют из стали 45Х твердость после термообработки
HRC 45 50 . Шпоночный паз - по ГОСТ 947290.
Выбирают длину фрезы L из табл. 2.6 проверяют ее по условию
L ≥ 225m(ctg α + 44 tg α ) + 2lб + PN 0 . Размеры буртиков назначают
конструктивно. Проверяют толщину тела корпуса в опасном сечении
(под пазом) по условию d a0 2h p D0 ≥ 06 D0 .
Остальные размеры корпуса и крепежных инструментов определяют
Профилирование реек заключается в расчете профильных
углов левой и правой сторон витка исходного технологического
червяка по которому шлифуют профиль зубьев реек без затылования
(рис.2.4б). Приближенная методика профилирования по двум точкам
профиля приведена в [5]. Ее используют для фрез классов точности
В С и D. Для фрез классов А или АА рекомендуют более точную
методику профилирования по трем точкам [1].
Технические требования на фрезу назначают по ГОСТ
2480. Дополнительно вводят следующие требования:
а) допуск Tn на точность расположения пазов корпуса
относительно оси фрезы для класса точности фрезы А
Tn = 0005 мм для класса В 001 мм и для классов С и D 002 мм;
б) точность сопрягаемого размера реек и корпуса для класса
точности фрезы А по 6-му квалитету класса В по 7-му и
классов С и D по 8-му;
в) точность резьбового соединения не ниже шестой степени;
г) предельные отклонения угла конуса крышки и реек ± 10 ;
д) шероховатость рабочих поверхностей пазов корпуса и
сопрягаемых с ними поверхностей рейки Ra = 04 мкм для фрез
класса точности А Ra = 08 мкм и Ra = 16 мкм соответственно
для фрез классов точности В С и D;
е) на рейках и на пазах корпуса маркировать их порядковый
Разрабатывают рабочий чертеж фрезы (прил. 9).
3. Особенности проектирования
черновых червячных зуборезных фрез
Черновые червячные зуборезные фрезы применяют при
последующей обработке зубьев шевингованием или шлифованием.
При этом оставляют припуск по боковой поверхности зубьев
который (измеренный по толщине зуба на делительной окружности)
составляет: а) при последующем шевинговании S=003m; б) при
последующем шлифовании S = 05 3 m tg α .
Чтобы повысить производительность обработки такие фрезы
выполняют на основе многозаходного исходного (основного)
червяка. Число заходов резьбы червяка при этом от двух до четырех.
Особенности проектирования черновых многозаходных фрез.
Дополнительно к исходным данным определяют припуск по
боковым поверхностям зубьев нарезаемого колеса в зависимости от
модуля и способа последующей чистовой обработки зубьев.
В зависимости от модуля принимают конструктивное
исполнение фрезы (при модуле до 6 мм цельная выше 6 мм
Инструментальной поверхностью для такой фрезы
принимают винтовую поверхность витков основного (исходного)
многозаходного конволютного червяка у которого в нормальном
сечении витка будет прямолинейная образующая линия.
Число заходов червяка не должно быть кратным числу
зубьев нарезаемого колеса.
Диаметр исходного червяка принимают таким же как для
чистовых фрез нормальной точности (тип 2) угол подъема витка
где a число заходов d m0 диаметр начального
цилиндра основного червяка рассчитывается как и у чистовых фрез
Шаг витков червяка в нормальном сечении PN 0 = m ход
(шаг захода) витка PNZ = ma ход в осевом сечении Pxz =
толщина витка в нормальном сечении S N 0 = 05 PN 0 S где S
припуск под чистовую обработку.
Профильный угол витка в нормальном сечении принимают
равным углу зацепления α .
Конструирование фрезы выполняют как для чистовой
нормальной точности класс точности принимают В или C. Число
зубьев фрезы не должно быть кратным числу заходов. Угол наклона
стружечной канавки λm0 = arctg xz . Шаг и толщину зубьев фрезы в
нормальном сечении переносят с исходного червяка без изменений.
Отклонение толщины зуба принимают в соответствии с принятым
Размеры зубьев задают в нормальном сечении осевой ход
и число заходов указывается дополнительно в таблице на чертеже.
Размеры реек корпуса и крепежных деталей сборных фрез
определяют по [1;5].
Профилирование зубьев выполняют также в нормальном
сечении форму профиля зуба выбирают по [5] в зависимости от
модуля и вида последующей чистовой обработки зубьев нарезаемого
колеса. Для сборных фрез с поворотными рейками рассчитывают
профиль исходного технологического червяка по методике
Технические требования назначают по ГОСТ 932480 с
учетом принятого класса точности фрезы. Точность осевого хода
(шага захода) по [5] .
Чертеж фрезы выполняют так же как и чистовой со
следующими изменениями: а) в таблице основных данных приводят
дополнительно число заходов осевой шаг зубьев и шаг захода
основного червяка; б) размеры профиля зуба и профильный угол
указывают только в нормальном сечении.
4. Особенности проектирования черновых червячных
фрез для нарезания червячных колес
Особенности проектирования этих червячных фрез связаны с
особенностями червячной передачи: а) в качестве червяка чаще всего
используют в передаче архимедов червяк; б) ось установки червяка
перпендикулярна оси червячного колеса; в) диаметр червяка
принимают сравнительно небольшим.
Особенности проектирования фрез:
Исходными данными при проектировании червячных фрез
для нарезания червячных колес являются модуль угол профиля
число заходов диаметр начальной окружности шаг и толщина витка
червяка червячной зубчатой передачи тип червяка (эвольвентный
архимедов конволютный).
Инструментальной поверхностью фрезы считают винтовую
поверхность витков червяка в передаче который может быть как
однозаходным так и многозаходным. Диаметр начального цилиндра
d m0 принимают равным среднему диаметру червяка в передаче.
Заходность ИП и червяка в передаче одинакова. Профиль и размеры
витка ИП задают в осевом сечении (если червяк архимедов):
б) толщина витка в осевом сечении S
наружный диаметр d a0 = d a + 03m соответственно высота
головки витка ИП ha0 = 13m высота ножки h f 0 = 125m ;
д) угол профиля в осевом сечении принимают равным углу
профиля червяка передачи α.
В связи с небольшими диаметральными размерами
принимают хвостовую составную конструкцию фрезы (для
диаметров ≥100мм целесообразно использовать насадную фрезу).
Размеры левого и правого хвостовиков принимают с учетом
посадочных размеров суппорта зубофрезерного станка.
Число зубьев фрезы выбирают в пределах 6 12 и
проверяют контрольным прочерчиванием двух зубьев в масштабе 31
Затылование рассчитывают по формуле
где α a0 = 7o задний угол на вершине зуба фрезы;
λm0 = γ m0 угол наклона винтовой стружечной канавки.
Черновое затылование k1 = (12 13)k.
Размеры стружечных канавок определяют как для чистовых
Длину рабочей части фрезы при тангенциальной подаче
L1 = l1 + l = ( 25 3) Px0 + 2 Px0
где l1 длина конической режущей части с углом наклона
С двух сторон рабочей части предусматривают контрольные буртики
диаметр которых немного меньше дна впадин стружечных канавок.
Остальные размеры фрезы принимают конструктивно.
Профилирование зубьев фрезы и расчет толщины зуба
фрезы в осевом сечении выполняют как для чистовых фрез по
формуле (1.3) при этом угол α x0 принимают равным профильному
Технические требования назначают по [5]. Материал
хвостовиков – сталь 45X.
Общий вид червячной фрезы для нарезания червячных колес
приведен на рис. 2.5. Размеры конического и цилиндрического
хвостиков принимают по паспорту станка. На чертеже указывают в
таблице основных данных тип и профильный угол червяка
зацепления вычерчивают профиль зуба в нормальном и осевом
сечении. Профильный угол в нормальном сечении не указывают.
Рис 2.5. Общий вид червячной фрезы для обработки червячных колес
5. Проектирование червячных фрез для шлицевых валов
с прямобочным профилем
В машиностроении используют шлицевые соединения с
эвольвентным прямобочным или треугольным профилем шлицев. В
серийном и массовом производстве шлицевых валов для них
применяют обкаточный инструмент червячные фрезы которые
используют на шлицефрезерных станках.
Для обработки валов с эвольвентным профилем шлицев
проектируют червячные фрезы аналогично червячным чистовым
фрезам для обработки зубчатых колес изменив профильный угол
исходного контура на 30°. Класс точности фрезы устанавливают по
допуску на толщину шлица Ts (ГОСТ 6033 80) сравнивая его с
аналогичным допуском на толщину зуба зубчатого колеса для
соответствующего класса точности. Размеры и допуски шлицевых
валов определяют по ГОСТ 603380 по условному обозначению вала.
Примеры условных обозначений и их расшифровка:
а) 50 × 2 × 9g шлицевой вал с номинальным диаметром 50
мм модулем 2 мм с центрированием по боковым поверхностям
шлицев с точностью по толщине шлица по 9g;
б) 50 × g6 × 2 тот же шлицевой вал с центрированием по
наружному диаметру с точностью наружного диаметра по g6 и
точностью по толщине шлица 9h; 9g; 9d или 11a;
в) i50 × 2 ×g6 тот же шлицевой вал с центрированием по
внутреннему диаметру с точностью внутреннего диаметра по g6 и
точностью по толщине шлица 9h; 9g; 9d или 11а.
Червячные фрезы выполняют цельными однозаходными
нормальной точности (тип 2) и проектируют их по приведенной
методике параграф 2.1).
Шлицевые соединения с прямобочным профилем шлица
наиболее распространены в машиностроении. Прямобочные шлицы
на валах нарезают червячными фрезами методом обката при этом
образующая линия профиля зуба фрезы является сложной кривой
точное получение которой на фрезе технологически сложно. На
практике применяют приближенный способ профилирования и
инструментальной поверхности и зуба фрезы[10].
Далее приведена методика проектирования червячных фрез для
шлицевых валов с прямобочным профилем шлица.
5.1. Исходные данные для проектирования
Размеры и допуски шлицевых валов определяют по ГОСТ
3980 в соответствии с условным обозначением шлицевого вала.
а) d – 8 × 36 f 7 × 40 a11 × 7 f 9 шлицевой вал с числом
шлицев Z = 8 и номинальным диаметром 40 мм выполняемый с
точностью по а11 с центрованием по внутреннему диаметру 36 с
точностью по f 7 с шириной шлица 7 мм с точностью по f 9;
б) D – 8 × 36 × 40 h 7 × 7 h 9 тот же шлицевой вал с
центрированием по наружному диаметру 40 мм с точностью по h 7 и
шириной шлица 7 мм с точностью по h 9;
в) b – 8 × 36 × 40 а11 × 7 f 8 шлицевой вал с центрированием
по боковым сторонам шлицев с точностью наружного диаметра 40
мм по а11 и ширины шлица 7 мм по f 8.
Нецентрирующий внутренний диаметр 36 во втором и третьем
вариантах не более 36 мм и не менее 345 мм (ГОСТ 113980 табл.1).
Для шлицевых прямобочных соединений ГОСТ 113980
устанавливают три серии: легкую среднюю и тяжелую. Червячными
фрезами по методу обкатывания рекомендуется обработка только
шлицевых валов для легкой и средней серии. Обозначение основных
размеров шлицевых валов с прямобочными шлицами указано на
Рис. 2.6 Размеры и профиль шлицевых валов с прямобочными шлицами
легкой и средней серий: а центрирование шлицевого соединения по
внутреннему диаметру d; б центрирование по наружному диаметру D
Допуск Т симметричности двух сторон шлицев по отношению к
оси симметрии центрирующего диаметра должен быть не более
0 015 мм при b1 от 2 до 10 мм.
Отклонения диаметральных размеров и ширины b1
определяют по ГОСТ 2534782.
5.2. Исходная инструментальная поверхность червячной
Инструментальной поверхностью для такой фрезы является
винтовая поверхность исходного правого однозаходного червяка
теоретический профиль витка которого является сложной
пространственной линией. Основные размеры исходных червяков для
червячных шлицевых фрез приведены в табл. 2.7.
Основные размеры исходного червяка червячных фрез для обработки
шлицевых валов легкой и средней серий мм
Серия шлицевых валов
Число шлицев Размеры
исходного Число шлицев и Размеры исходного
диаметры вала червяка
Рассчитывают шаг витков исходного червяка в нормальном
где R1 = (05d a1 c) 2 01875b12 радиус начального цилиндра
шлицевого вала при обработке шлицев методом центроидного
огибания (обката); b1 = 05(bmax + bmin ) расчетная ширина шлица с
учетом допускаемых отклонений; c – фаска шлица (см. рис.2.6); Z1
число шлицев обрабатываемого вала.
Рассчитывают толщину витков исходного червяка S N 0 в
половина центрального угла приходящегося на ширину шлица по
начальной окружности в радианах (рис.2.6.).
Определяют расчетный диаметр начального цилиндра
исходного червяка по которому происходит обкат при фрезеровании
нормальном сечении S N 0 = PN 0 2 R1 γ 1 где γ 1 = arcsin
где h0 = R1 05d f1 рабочая высота профиля шлица; k
поправка связанная с затылованием зубьев фрезы.
При обработке валов легкой серии k = 00231d a 0 при d a0 = 70 и
соответственно k = 00277
при d a 0 = 63 90 и k = 00231d a 0 при
Рассчитывают угол подъема исходного червяка
Для настройки станков при изготовлении червячной фрезы
рассчитывают осевой шаг исходного червяка Px0 =
Определяют профиль витка исходного червяка в
профилирования при котором теоретический профиль витка червяка
заменяют профилем инструментальной рейки. При этом образующей
линией профиля принимают дугу окружности. В этом случае
профилирование сводится к определению радиуса R0 дуги
окружности и координат ее центра x0 и y0 . Однако такой способ
вносит существенную погрешность профиля витка ± ρ поэтому
предварительно необходимо проверить возможность использования
приближенного метода по условию ρ ≤ 033Tb где Tb допуск на
ширину шлица b. В справочнике И.А. Фрайфельда «Расчеты и
приведены табличные данные для определения ρ R x0 и y0.
Возможность использования табличных данных определяют по
≤ 02 . Если условие выполняется то в табл. 2.8 по
погрешность ρ профиля приходящуюся на 1 мм радиуса R1 и
фактическую погрешность профилирования
условие ρ ≤ 033Tb выполняется то из той же таблицы выбирают
значения коэффициента kx ky и kR и рассчитывают x0 y0 и R0
умножив их на R1 . Полученный таким способом профиль переносят
в нормальное сечение зуба червячной шлицевой фрезы.
5.3. Конструирование червячной фрезы
Основные размеры исходного червяка d a0 ; L а также
шаг PN 0 и P угол подъема витка γ m0 диаметр начального
цилиндра d m0 переносят с ИП без изменений. Общий вид червячной
шлицевой фрезы показан на рис. 2.7. Такие фрезы выполняют
Назначают число зубов фрезы Z 0 : а) при обработке валов
легкой серии Z 0 = 12 для d a0 70 и 80 мм и для остальных Z 0 = 14;
б) при обработке валов средней серии Z 0 = 10 для d a0 = 63 90 мм
Z 0 = 12 для d a0 = 100 140 мм.
Рассчитывают затылование зубьев фрезы
где α 0 = 8 12 задний угол на вершине зуба (расчетное значение k
округляют до числа кратного 5 и по принятому значению
рассчитывают предварительное затылование резцом k1 = (12 14)k ).
Рис.2.7. Червячная шлицевая фреза для обработки валов
с прямобочным профилем шлицев
Передний угол γ a0 = 0 угол раскрытия стружечной канавки
= 22° и = 18° при Z 0 = 12 и более радиус закругления дна
стружечной канавки принимают в пределах R1 = 1 3 мм глубину
стружечной канавки рассчитывают H = 05(d a d f1 ) +
левозаходными с углом наклона к оси λm0 = γ m0 и ходом канавки
Размеры шпоночного паза B и С1 определяют по ГОСТ
d б 05(d a0 + D0 ) H толщина буртиков lб = 3 5 мм.
Для глубины канавок шлицевых валиков
Продолжение табл. 2.8
5.4. Профилирование зубьев червячной фрезы
Профилирование зубьев червячной фрезы заключается в
переносе нормального сечения профиля витка исходного червяка на
профиль зуба фрезы тоже в нормальном его сечении (рис.2.8). На рис.
8а показан профиль зуба фрезы для обработки вала с
центрированием по наружному диаметру d a1 на рис 2.8б по
внутреннему диаметру d f1 . В этом случае на вершине зуба фрезы
выполняют «усики» для формирования канавок во впадинах
шлицевого вала (рис.2.6а).
Рис.2.8.Профиль зубьев червячной шлицевой фрезы
в нормальном сечении
5.5. Назначение технических требований
Технические требования назначают по ГОСТ 802786.
Материал фрезы быстрорежущая сталь Р6М5 (при
обработке валов из высоколегированных сталей с твердостью
0 320 НВ назначают стали Р6М5К5 Р9К5 Р10КФ5) твердость
фрезы после термообработки не ниже 63 66HRC.
Класс точности фрезы назначают в зависимости от точности
размеров обрабатываемого шлицевого вала:
а) класс А чистовое нарезание валов с точностью по
толщине шлица по 9-му квалитету и точностью внутреннего диаметра
при центрировании по нему по 8-му квалитету (e8);
б) класс В чистовое нарезание валов с точностью по
толщине шлица по 10-му квалитету и точностью внутреннего
диаметра по 9-му квалитету;
в) класс С черновое нарезание с припуском по толщине
шлица и внутреннему центрирующему диаметру вала (ГОСТ
Если точность толщины шлица b1 и внутреннего диаметра d f1
(если он центрирующий) выше указанных квалитетов то такие валы
рекомендуется обрабатывать фрезой класса точности А с припуском
под шлифование на размеры b1 и d f1 который обеспечивают
отодвигая фрезу от заготовки на половину припуска при настройке
шлицефрезерного станка. После шлицефрезерования окончательную
точность этих размеров обеспечивают шлифованием.
Шероховатость поверхностей фрез должна быть не более
указанных значений параметра Ra (табл.2.9).
Шероховатость поверхностей червячных шлицевых фрез мкм
Параметр шероховатости Ra для поверхностей фрез
Остальные поверхности Ra ≤ 5мкм.
Отклонения размеров d a0 d б L по h 13 ; и точность
посадочного отверстия для фрез класса А Н5 остальных Н6.
Допускаемые отклонения по ГОСТ 802786 для
Торцевое биение буртиков червячных шлицевых фрез мкм
Нормальный шаг зубьев фрезы мм
Св.63 до 11 Св.11 до 19 Св.19 до 32 Св.32
Радиальное биение буртиков червячных шлицевых фрез мкм
Радиальное биение по вершинам зубьев червячных шлицевых фрез.
Отклонение от прямолинейности передней поверхности на рабочей высоте
зуба. Разность соседних окружных шагов зубьев мкм
Накопленная погрешность окружного шага зубьев в пределах одного
Погрешность профиля зуба на высоте 02 мм от вершины
зуба не более Ts на высоте 05 h0 не более Ts мм; отклонение
толщины зуба измеренное на высоте h0 в нормальном сечении не
более Ts где Ts допуск на толщину шлица вала.
Отклонение винтовой линии исходного червяка на одном обороте мкм
(для классов точности В и С допускается не проверять)
Св.63 до 11 Св.11 до 19 Св.19 до 32
Отклонения осевого шага зубьев фрезы мкм
Маркировать на торце фрезы:
поле допуска толщины шлица;
класс точности фрезы;
ход винтовой стружечной канавки Pz 0 ;
5.6. Особенности оформления чертежа фрезы
Оформление чертежа выполняют аналогично червячной фрезе с
некоторыми отличиями: а) изображают только профиль зуба в
нормальном сечении; б) приводят эскиз торцевого сечения шлицевого
нарезаемого вала с размерами и допускаемыми отклонениями; в) в
правом углу указывают число винтовых стружечных канавок ход
канавки Pz 0 направление канавки число заходов исходного червяка
класс точности фрезы.
6. Проектирование червячных фрез для нарезания
звездочек цепных передач
Цепные передачи применяют в механических транспортных
машинах передающих движение без проскальзывания при больших
межосевых расстояниях. Наиболее распространены приводные
передачи с большими скоростями с втулочными или втулочнороликовыми цепями. Шаг цепей в таких передачах от 635 до 762 мм.
Звездочки изготовляют из среднеуглеродистых легированных сталей.
ГОСТ 59169 устанавливает два профиля звездочек: а) без смещения
центров дуг впадин (рис.2.9а) б) со смещением дуг впадин
(рис.2.9б). Звездочки с профилем без смещения центров дуг впадин
(тип 1) применяют в особо точных кинематических реверсивных
передачах с одно- и двухрядными цепями. В остальных случаях
применяют звездочки второго типа. Стандарт устанавливает три
группы точности размеров звездочек А В и С. Для нарезания зубьев
звездочек применяют два метода: а) метод копирования с
использование дисковых фасонных фрез профиль которых в осевом
сечении соответствует профилю впадины звездочки б) метод обката
(центроидного огибания) с помощью червячных фрез. Первый метод
как правило рекомендуют для условий единочного и мелкосерийного
производства второй для серийного и массового производства. Для
проектирования червячных цельных фрез разработан ГОСТ
12783 в котором приведены основные размеры фрез технические
требования и рекомендации по выбору размеров профиля зубьев.
Остальные размеры конструктор должен определять самостоятельно.
В данной работе приведен подробный алгоритм проектирования
цельных червячных фрез для звездочек. Он включает:
б) определение ИП червячной фрезы;
г) профилирование режущих кромок зубьев фрезы;
д) назначение технических требований;
е) разработку чертежа.
Рис.2.9. Профиль зубьев звездочек: а без смещения центров дуг впадин;
б со смещением центров дуг впадин
6.1. Исходные данные для проектирования
Последовательность выбора исходных данных:
В соответствии с заданием по чертежу
определяют тип профиля зубьев.
Выполняют чертеж профиля впадины соответствующего
типа (рис.2.9) с обозначением всех размеров профиля.
Рассчитывают соответствующие размеры профиля на
чертеже звездочки и переносят их на рис.2.9. Если на чертеже
звездочки (или в задании на проектирование) размеры профиля
отсутствуют их выбирают или рассчитывают по [12 табл. 1 и 2].
По группе точности уточняют предельные отклонения
размеров зубьев [12 табл.3] и проставляют их на рис.2.9.
Уточняют требования по шероховатости рабочих
поверхностей зубьев в зависимости от скорости v в передаче: при
v ≤ 8 Ra не более 63 мкм при v ≥ 8 Ra не более 32 мкм.
Устанавливают материал звездочки и его твердость.
Обосновывают метод обработки зубьев с учетом типа
Выбирают оборудование и вид инструмента кратко
поясняют наладку станка на обработку зубьев звездочки.
6.2. Исходная инструментальная поверхность
Инструментальной поверхностью (ИП) данной червячной
фрезы теоретически является винтовая поверхность исходного
пространственной линией. Основные размеры исходного червяка
приведены в зависимости от шага P и диаметра роликов в цепи в
к витку сечении PN 0 = 1011 t где t шаг цепи [14; 15].
исходного червяка d m0 в зависимости от наружного диаметра d a0
Основные размеры исходного червяка для обработки звездочек мм
Размеры цепи [14; 15]
Размеры исходного червяка
Рассчитывают угол подъема витка исходного червяка
Для настройки станков при изготовлении червячных фрез
определяют осевой шаг витков исходного червяка Px0 =
Размеры профиля витка в нормальном сечении (рис.2.10)
используя приближенный метод профилирования принимают
равными размерам профиля исходного контура инструментальной
рейки (табл.2.17 и 2.18).
Рис.2.10. Профиль зуба исходной инструментальной рейки:
а исполнение 1 для звездочек с профилем зуба без смещения центра дуг
впадин (тип 1); б исполнение 2 для звездочек с профилем зуба со
смещением центра дуг впадин
6.3. Конструирование червячной фрезы
Основные размеры исходного червяка ( d a0 ; d m0 ; D0 ; L ;
PN 0 ; P γ m0 и размеры профиля в нормальном сечении) переносят с
Фрезы диаметром до 140 мм выполняют цельными с числом
а) Z 0 =12 при диаметре фрезы d a0 от 56 до 71 мм;
Z 0 =10 при d a0 от 80 до 100 мм;
Z 0 = 9 при d a0 от 112 до 190 мм;
Z 0 =8 при d a0 = 236 мм.
Выбирают задний угол на вершине зуба
Расчетное значение k округляют до целого числа. По принятому
k рассчитывают величину предварительного затылования резцом
k1 = (12 14)k . Окончательно затылуют зубья шлифованием.
Передний угол γ a0 принимают равным нулю угол
рассчитывают затылование k =
раскрытия стружечной канавки выбирают в зависимости от числа
б) Z 0 = 9 или 10 = 22°;
Глубину стружечной канавки рассчитывают по формуле
где h0 полная высота зуба фрезы (табл.2.18 и 2.19) R1 = 1 3 мм
радиус закругления дна стружечной канавки.
левозаходными с углом наклона к оси фрезы λm0 = γ m0 .
Ход канавки рассчитывают по формуле PZ 0 =
Размеры профиля зуба исходной инструментальной рейки для звездочек без смещения центров дуг впадин мм
Размеры профиля зуба исходной инструментальной рейки для звездочек со смещением центров дуг впадин мм
Размеры шпоночного паза B и C1 по ГОСТ 9472 90.
На торцах фрезы выполняют контрольные буртики
диаметром d б 05(d a0 + D0 ) A и толщиной lб = 3 5 мм.
В середине посадочного отверстия делают расточку на
1мм по диаметру для лучшего центрирования фрезы при
установке на оправку.
Неполные по высоте зубья удаляют.
Общий вид червячной фрезы приведен на рис.2.11.
Рис.2.11. Червячная фреза для нарезания зубьев звездочек цепных передач
6.4. Профилирование зубьев червячной фрезы
Профилирование зубьев таких фрез заключается в переносе
размеров зуба исходной инструментальной рейки (см. рис.2.10
табл.2.17 и 2.18) на нормальное сечение зуба червячной фрезы без
изменений. При этом начальная прямая профиля должна быть на
начальном цилиндре исходного червяка с расчетным диаметром d m0
на котором будет шаг PN 0 и размеры толщины зуба и от которого
откладывают все высотные размеры профиля.
Такой способ является приближенным но погрешность
профиля вносимая при этом незначительна и на практике ей
пренебрегают. Рис. 2.10 со всеми размерами выполняют на чертеже
фрезы как нормальное сечение зуба. Контроль точности профиля как
правило производят с помощью шаблонов. Профиль зуба в осевом
сечении не рассчитывают.
6.5. Назначение технических требований
Технические требования на такие фрезы приведены в [13].
Материал фрезы быстрорежущая сталь Р6М5. Для
обработки звездочек из высоколегированных сталей с твердостью
0 320НВ выбирают стали Р6M5К5 или P10КФ5. Твердость фрезы
после термообработки не менее 63 66 HRC.
Класс точности фрезы назначают в зависимости от группы
точности звездочек (табл. 2.19).
Класс точности червячных фрез для нарезания звездочек
Классы точности фрез
Группы точности звездочек
Для звездочек цепных передач повышенной
Для звездочек группы А по ГОСТ 591-69
Для звездочек группы В по ГОСТ 591-69
Шероховатость поверхностей назначают аналогично
червячным шлицевым фрезам (табл.4.3).
Точность посадочного отверстия для фрез классов точности
В и С по H6 для класса D по H7. Отклонения размеров d a0 d б L
Допускаемые отклонения группы проверяемых наиболее
важных параметров приведены в табл. 2.20 – 2.29.
Радиальное биение буртиков
Предельные отклонения мкм при шаге цепи в мм
От 635 до От 9525 до От 1905 до От3801 до
Торцевое биение буртиков
От 635 до От 9525 до От 1905 до От3801 до От 635 до
Радиальное биение по вершинам зубьев фрезы
От 1905 От3801 до От 635 до 762
Отклонение прямолинейности профиля передней поверхности
на рабочей высоте зуба
Разность соседних окружных шагов зубьев фрезы
Отклонение винтовой линии стружечной канавки на 100 мм
длины измерение по передней поверхности зуба: для класса точности
В – ± 100 мкм С – ± 125 мкм и D – ± 160 мкм.
Накопленная погрешность окружного шага в пределах одного оборота
Отклонение профиля в пределах рабочего участка
головки и ножки зуба
проверки точности От 635
От 9525 От 1905 От3801 От 635
Отклонение толщины зуба в нормальном сечении на высоте головки
диаметр ролика (втулки цепи);
угол подъема витка γ m0 ;
Отклонение осевого шага зубьев
Накопленная погрешность осевого шага зубьев
на длине любых трех шагов
6.6. Особенности оформления чертежа фрезы
Выполняют две проекции фрезы (рис.2.11) с размерами
параметрами шероховатости и допускаемыми отклонениями. Ниже
вычерчивают профиль зуба в нормальном сечении (рис.2.10) рядом с
ним профиль зуба звездочки (рис.2.9) под ним указывают шаг
диаметр ролика или втулки цепи группу точности. В правом верхнем
углу в виде таблицы записывают:
а) направление витков число заходов исходного червяка
направление стружечных канавок;
б) Px0 γ m0 Pz 0 класс точности фрезы.
Далее перечисляют технические требования.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОРЕЗНЫХ ДОЛБЯКОВ
Зуборезные долбяки применяют для нарезания цилиндрических
зубчатых колес с наружными и внутренними зубьями (прямыми или
витовыми) а также для колес с шевронным зубом двухступенчатых
и трехступенчатых зубчатых блоков шлицевых эвольвентных втулок.
ГОСТ 922379 предусматривает 5 типов долбяков:1) дисковые
прямозубые 2) дисковые косозубые с углами наклона зубьев 15°или
° 3) чашечные прямозубые рекомендуемые для нарезания
зубчатых блоков и других деталей с ограниченным пространством
для выхода инструмента 4) хвостовые прямозубые 5) хвостовые
косозубые. Хвостовые долбяки имеют делительный диаметр 25 или
мм и рекомендуются как правило для обработки зубчатых колес с
Наиболее распространены дисковые зуборезные прямозубые
долбяки модулем от 1 до 12 мм с делительными диаметрами d 0 = 75;
0; 125; 160 и 200 мм. В данной главе приведена методика
проектирования дискового прямозубого чистового червяка с
некоторыми проверочными расчетами для таких долбяков (рис. 3.1).
Методика проектирования дискового прямозубого чистового
зуборезного долбяка включает:
б) определение исходной инструментальной поверхности;
е) проверочные расчеты;
ж) разработка чертежа.
Основными исходными данными для проектирования дискового
прямозубого чистового долбяка являются: а) модуль m; б) числа
зубьев нарезаемой пары зубчатых колес Z1 и в) угол зацепления α;
г) коэффициент высотной коррекции x; д) степень точности
нарезаемых колес; е) материал и твердость заготовки.
Рис. 3.1. Долбяк зуборезный
I - исходное сечение; II - сечение
для предельно сточенного зуба
2. Исходная инструментальная поверхность долбяка
По значениям модуля m и наибольшего диаметра d a 2
нарезаемого колеса из пары зацепляемых зубчатых колес выбирают
модель зубодолбежного станка и рекомендуемый для него
номинальный делительный диаметр ИП и долбяка d 0 [1 табл. 6.1].
Устанавливают размеры и профиль зуба ИП долбяка
которой является боковая эвольвентная поверхность зубьев колеса
данного модуля при нулевой высотной коррекции зуба с числом
зубьев Z 0 = 0 . Число Z 0 должно быть целым поэтому после
округления расчетного Z 0 уточняют и фактический размер d 0 . Далее
рассчитывают размеры зубьев ИП: ( P0 ; S0 ; ha0 ; h f 0 ) и диаметр
поверхности переносят в исходное сечение I – I долбяка которое
находится на расстоянии А от торца долбяка. В исходном сечении
зубья долбяка не имеют высотной коррекции (x0 = 0). От торца до
сечения I – I у зубьев положительная коррекция а от сечения I – I до
II – II – отрицательная.
3. Конструирование долбяка
Выбирают марку быстрорежущей стали в зависимости от
материала и физико-механических свойств обрабатываемых зубчатых
Назначают класс точности долбяка в соответствии со
степенью точности нарезаемых колес [1; 17].
Назначают геометрические параметры долбяка (задний α 0 и
передний γ a0 углы на вершине зуба) [1].
Определяют коэффициент смещения исходного контура x0
и расстояние A от исходного сечения I-I до переднего торца нового
долбяка [1 табл. 6.2] а также расстояние B от этого сечения до
предельного стачивания долбяка B = - x0 m где x0 коэффициент
отрицательной высотной коррекции зуба долбяка при его последней
переточке [1 табл. 6.3].
Рассчитывают размеры зуба нового долбяка в торцевой
плоскости ( ha 0 ; hf 0 ; d a 0 ; S0 ) по формулам приведенным в [1].
Выбирают остальные конструктивные размеры долбяка по
Проверяют остаточную толщину долбяка после предельного
стачивания по условию Bост. ≥ B0 A B ≥ b1 и контролируют ее при
4. Профилирование долбяка
Рассчитывают технологический профильный угол α 0T
новой технологической эвольвенты по которой шлифуют винтовые
боковые поверхности зубьев для уменьшения погрешности режущей
кромки [1 рис.6.2 и 6.3] и диаметр основной окружности для
образования новой технологической эвольвенты dв0Т = d 0 cos α 0Т .
Проверяют боковой задний угол
α N 0 = arctg( tg α a 0 sin α 0Т ) ≥ 2o .
По углу α N 0 настраивают профилешлифовальный станок для
шлифования боковых винтовых эвольвентных поверхностей зубьев
по технологической эвольвенте с профильным углом α 0Т
развернутой от окружности dв0Т . Это делается для уменьшения
погрешности профиля режущей кромки зуба долбяка.
5. Назначение технических требований
Технические требования назначают в соответствии с
рекомендациями [1;17]:
Выбирают шероховатость поверхности долбяка.
Назначают твердость HRC после термообработки.
Отклонения посадочых отверстий назначают в зависимости
от номинального диаметра долбяка и его класса точности.
Отклонения наиболее ответственных параметров точности
по которым необходимо контролировать долбяки при изготовлении
определяют по табл.6.5 [1];
Отклонения остальных размеров назначают по 14 16
Указывают параметры которые должны быть в маркировке
6. Проверочные расчеты долбяка
Проверочные расчеты выполняют по методике приведенной в
[1] при необходимости корректируют параметры долбяка A и Z 0 .
Для нового долбяка проверяют диаметр впадин нарезаемого колеса
получаемый при обработке.
7. Разработка чертежа долбяка
На чертеже долбяка в правом верхнем углу в виде таблички
указывают следующие основные параметры: m d в 0 α N 0 α 0T dв0Т
α Z0. Далее выполняют чертеж долбяка в двух проекциях приводят
сечение зуба плоскостью N N. На чертеж выносят все размеры и
допускаемые отклонения долбяка. Пример оформления чертежа и
дискового долбяка в прил.10.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ
Стешков А.Е. Проектирование инструментов: учеб.
пособие А.Е. Стешков. Брянск: БГТУ 2009. 228 с.
Маргулис Д.К. Протяжки для обработки отверстий Д.К.
Маргулис [и др.]. М.: Машиностроение 1986. 232 с.
Режущий инструмент: учеб. для вузов Д.В. Кожевников [и
др.]; под ред. С.В. Кирсанова. М.: Машиностроение 2004. 511с.
Справочник технолога машиностроителя: в 2 т. под ред.
А.М. Дального [и др.] 5-е изд. перераб. и доп. М.:
Машиностроение -1 2001.
Справочник инструментальщика И.А.Ординарцев [и др.]
Л.: Машиностроение1987. 846 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя:
в 3т. В.И. Анурьев М.: Машиностроение2001 Т.2. 559 с.
ГОСТ 603380. Соединения шлицевые эвольвентные с
ГОСТ 113980. Соединения шлицевые прямобочные.
ГОСТ 2036574. Протяжки круглые переменного резания
диаметром от 14 до 90мм.
ГОСТ 932480. Фрезы червячные чистовые однозаходные
для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем.
ГОСТ 802786. Фрезы червячные для шлицевых валов с
прямобочным профилем.
ГОСТ 59169. Звездочки к приводным роликовым и
ГОСТ 1512783. Фрезы червячные цельные для нарезания
зубьев звездочек к приводным роликовым и втулочным цепям
ГОСТ 1356897. Цепи приводные роликовые и втулочные.
Общие технические условия.
ГОСТ 2183487. Цепи приводные роликовые повышенной
прочности и точности.
ГОСТ 932380. Долбяки зуборезные чистовые
Библиографическое описание.
Образец титульного листа пояснительной записки
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Брянский государственный технический университет
«Металлорежущие станки и инструменты»
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
Пояснительная записка
Образец задания на курсовую работу
БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»
на курсовую работу по дисциплине
«Основы проектирования технологической оснастки»
Спроектировать специальные инструменты для обработки
Длина шлицевой втулки 12 номинального диаметра;
Производство серийное.
Образец оформления чертежа шлицевой эвольвентной протяжки
Образец оформления чертежа комбинированной шлицевой протяжки
Образец выполнения чертежа
комбинированной шлицевой прямобочной протяжки
Образец оформления чертежа шлицевой протяжки
Образец оформления чертежа круглой протяжки
Образец оформления чертежа
цельной чистовой червячной зуборезной фрезы
сборной чистовой зуборезной червячной фрезы
Образец оформления чертежа дискового зуборезного долбяка
Требования к оформлению пояснительной записки
Пояснительная записка в курсовых проектах и работах является
самостоятельной проектной единицей и должна содержать в
рассматриваемым в ней вопросам со ссылками на источники
использованные при работе. Записка выполняется объеме до 50
страниц оформляется на стандартных листах формата А4 с полями
мм со стороны подшивки и 5 мм по остальным и состоит из
титульного листа аннотации содержания введения основной части
заключения списка использованной литературы и приложения.
Титульный лист является первой страницей записки. На нем
указывают отдельными строчками полное название министерства
университета и кафедры. Ниже приводят название дисциплины. В
следующей строке крупным шрифтом печатают «Курсовая работа»
(или «Курсовой проект») «Пояснительная записка». Ниже указывают
число листов записки справа фамилию студента наименование
группы фамилию руководителя прочерчивают строчки для подписей
и даты. Внизу листа печатают «Брянск календарный год». Пример
оформления титульного листа приведен в прил.1. За титульным
листом вкладывается задание.
Аннотация выполняется на отдельной странице объемом не
более половины страницы. В ней кратко излагают основное
содержание работы указывают число иллюстраций таблиц
библиографических названий.
Введение содержит краткий анализ состояния рассматриваемых
в проекте задач методологические подходы к их решению на основе
современных достижений теории проектирования инструментов и
работ отечественных и зарубежных научных школ.
Основная часть включает два самостоятельных раздела:
первый «Проектирование специального инструмента для
обработки шлицевой втулки»;
второй «Проектирование специального инструмента для
обработки цилиндрического прямозубого зубчатого колеса
(шлицевого вала звездочки)».
В начале раздела записывают соответствующую часть
задания для проектирования. Далее выбирают и обосновывают
технологический метод формообразования заданной поверхности
(шлицевых впадин или зубьев колеса) приводят краткое описание его
особенностей область применения выбирают оборудование и
инструментальную оснастку (режущий вспомогательный и
контрольно-измерительный инструмент). На основании данного
анализа принимают решение о выборе вида режущего инструмента
Формируют необходимые для проектирования исходные
данные на основании приведенных в задании сведений дополнив их
размерами параметрами точности сведениями о материале и др.
Целесообразно выполнить рисунок обрабатываемых поверхностей на
которых указать размеры и допускаемые отклонения.
Проектируют инструмент в строгом соответствии с
алгоритмом проектирования приведенном в учебном пособии [1].
Необходимые дополнительные данные находят в соответствующей
рекомендуемой литературе согласно прилагаемому списку. Текст
записки должен содержать подробное описание выполняемых
действий с анализом и конкретными выводами ссылками на
источники где этот материал заимствован. Расчетные формулы
необходимо сопровождать пояснениями по каждому входящему в
формулу параметру с указанием их размерностей. По ходу пояснений
необходимо приводить рисунки схемы таблицы. Нумерацию
рисунков и таблиц приводят по разделам например: рис.1.4; табл. 2.1
и т.д. На рисунки выносят все размеры встречающиеся в описаниях
или расчетных формулах.
Основная часть пояснительной записки может содержать
третий исследовательский раздел выполняемый по заказу кафедры
или промышленного предприятия. Содержание и оформление этого
раздела студент согласовывает с руководителем проекта.
Материалы исследований представляются в виде графиков
таблиц и рисунков поясняющих цели и задачи исследований.
Исследования связанные с построением профилей инструмента или
детали и с определением их погрешностей целесообразно выполнять
Заключение пояснительной записки содержит краткие выводы
по результатам выполняемых работ сравнительную оценку
предложенных конструкций и инструментов с известными аналогами
с указанием их основных достоинств. Можно привести рекомендации
по практическому применению разработок.
Список рекомендуемой литературы должен быть составлен в
соответствии с ГОСТ 7.1 – 2003 [17].
Приложение включает спецификацию сборного инструмента.
В квалификационных работах проектирование инструмента
входит в конструкторский раздел проекта и выполняется в
соответствии с требованиями к дипломным и квалификационным
работам. В приложении выносится спецификация для сборных
конструкций инструментов.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕК ..4
1 Проектирование протяжек для обработки шлицевых
отверстий с эвольвентным профилем 4
2 Особенности проектирования комбинированных шлицевых
эвольвентных протяжек . .. 29
3 Особенности проектирования шлицевых протяжек с
прямобочными шлицами .32
4 Особенности проектирования шлицевых протяжек с
треугольным профилем 35
5 Проектирование круглых протяжек 39
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ 48
1 Проектирование цельных чистовых червячных зуборезных
2 Особенности проектирования сборных червячных фрез с
поворотными рейками .61
3 Особенности проектирования черновых червячных
зуборезных фрез .. .65
4 Особенности проектирования чистовых червячных фрез для
нарезания червячных колес .67
5 Проектирование червячных фрез для шлицевых валов с
прямобочным профилем .69
6 Проектирование червячных фрез для нарезания звездочек
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОРЕЗНЫХ ДОЛБЯКОВ 96
Александр Егорович Стешков
РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
Редактор издательства Л.Н. Мажугина
Компьютерный набор Г.А. Евсютина
Темплан 2012 г. п. 19
Подписано в печать 16.05.12.
Формат 60х84 116. Бумага офсетная.

1.15.frw

2.6.frw

табл.2.8.frw

3.1б.frw

1.9.frw