Проектирование конструкции металлорежущих инструментов: шевера, метчика и протяжки

rrssrerye1.cdw

Маркировать: диаметр
товарный знак завода-изготовителя
Сталь У11 ГОСТ1435-90

rrrrsrrrrer.docx

2Технические требования на изготовление шевера15
3Термическая обработка15
4Расчет расхода инструментального материала16
Расчет и проектирование круглой протяжки
3Выбор инструментального материала
4Термическая обработка стали Р6М5
5Технические требования по ГОСТ 28442-90
Проектирование метчика 25
Введение к метчику25
1 Исходные данные 25
2 Проектный расчет 25
3 Технические требования на изготовление метчика 27
Список использованной литературы28

rsrssrryer1.cdw

Материал хвостовой части - сталь40Х ГОСТ5950-73
Материал режущей части - Р6М5 ГОСТ19265-73
Твердость режущей и задней направляющей частей HRC62 65
передней направляющей HRC60 65
хвостовой части HRC40 47
Шов сварного соединения должен располагаться по шейке или
на переходном конусе
Протяжка должна удовлетворять требованиям ГОСТ 4043-70
Профиль режущих зубьев
Профиль калибрующих зубьев
Профили режущих зубьев для групповой схемы резания

rerrrs1.cdw

Угол профиля торцовый
Диаметр основной окружности
Толщина зубьев нормальная по дуге делительной окружности
Шаг зубьев нормальный
Угол наклона линии зуба
Направлениелинии зуба
Погрешность направления зуба
Разность окружных шагов
Накопленная погрешность окружного шага
Радиальное биение зубчатого венца
Отклонение высоты головки зуба
Сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73
На рабочей поверхности не должно быть трещин
инструмента материал
диаметр посадочного отверстия

rsssrs.docx

2Технические требования на изготовление шевера15
3Термическая обработка15
4Расчет расхода инструментального материала16
Расчет и проектирование круглой протяжки
3Выбор инструментального материала
4Термическая обработка стали Р6М5
5Технические требования по ГОСТ 28442-90
Проектирование метчика 25
Введение к метчику25
1 Исходные данные 25
2 Проектный расчет 25
3 Технические требования на изготовление метчика 27
Список использованной литературы28
Машиностроение - отрасль промышленности тесно связанная с изготовлением деталей узлов машин и оборудования различного назначения от использования которых в значительной степени зависит интенсивность развития всего народнохозяйственного комплекса. При этом по сравнению с другими способами получения детали машин обработка резанием обеспечивает наибольшую их точность а также наибольшую гибкость производства быстрый переход от изготовления одних деталей к изготовлению других.
Эффективность металлообработки - это комплексный показатель учитывающий среди прочих условий роль режущего инструмента его влияние на производительность труда его экономность надежность металлоемкость. Несмотря на кажущуюся незначительность и дешевизну по сравнению с современным металлорежущим станком режущий инструмент во многом определяет возможности современного машиностроительного производства особенно автоматизированного.
Основные параметры режущих инструментов определяются их назначением и должны обеспечивать надежность производительность экономичность обработки.
Шеверы применяются для окончательной обработки боковых поверхностей зубьев прямозубых и косозубых колес наружного и внутреннего зацепления после предварительного их нарезания червячной фрезой или долбяком а также для чистовой обработки точных червячных колес. Дисковый шевер представляет собой цилиндрическое колесо с винтовыми зубьями на боковых поверхностях которых прорезаны канавки и образованы режущие кромки. Шеверы проектируются для обработки колес с определенным числом зубьев или для обработки колес с различным числом зубьев. На шеверы общего назначения средних модулей имеется ГОСТ 8570-80Е*.
а)обрабатываемый материалСталь 35Х;
б)модуль нормальныйmn-175 мм;
в)число зубьев нарезаемого колеса Zк = 70;
г)число зубьев шестерниZш = 51;
д)угол наклона зубьев0º;
е)степень точности колес6.
По рекомендации стр. 289[3]
Угол наклона зубьев по делительной окружности
Таблица 1.1 – Паспортные данные зубошевинговального станка
Мах. диаметр шевера
Модуль обраб. колеса
Диаметр делительной окружности шевера
Торцовый профильный угол шевера рассчитываемый с точностью до угловых
Диаметр основного цилиндра шевера
Углы подъема на основном цилиндре шевера
Определение параметров нового шевера
Нормальный угол зацепления на начальном цилиндре нового шевера
Углы наклона зубьев на начальном цилиндре нового шевера
на начальном цилиндре колеса
Торцовый угол давления на начальном цилиндре шевера
Диаметр начального цилиндра шевера
Диаметр начального цилиндра колеса
Длина линии зацепления при шевинговании
Наибольший радиус профиля зуба шевера с учетом перекрытия обработанной активной части профиля колеса
Диаметр окружности выступов шевера
Радиальный зазор шевера и обрабатываемого колеса
Шаг по нормали на начальных цилиндрах шевера и колеса
Толщина зуба на начальном цилиндре колеса
Толщина зуба на начальном цилиндре шевера
Высота головки зуба шевера
Проверка зуба на заострение
Торцовый угол давления на наружном диаметре
Угол наклона зуба на наружном диаметре косозубого шевера
Толщина зуба на вершине по нормали
Определение параметров сточенного шевера
Нормальный угол зацепления на начальном цилиндре сточенного шевера
Углы наклона зубьев на начальном цилиндре сточенного шевера
Торцовый угол давления на начальном цилиндре колеса
Определение конструктивных элементов шевера
Наименьший радиус кривизны профиля зуба сточенного шевера в торце
Диаметр окружности в точке начала зацепления сточенного шевера
Диаметр окружности ножек
Торцовый угол давления на ножке зуба
Торцовая толщина ножки зуба шевера
Ширина впадины зубьев по окружности
Диаметр отверстий в шевере для выхода гребенки образующей канавки на боковых сторонах зуба
Диаметр окружности центров отверстий
Угол наклона осей просверленных отверстий
Полная высота зуба шевера
Так как мы имеем метод параллельного шевингование то при
Выбор диаметра посадочного отверстия
2. Технические требования на изготовление шевера
При химико-термической обработке происходят характерные искажения формы деталей наиболее трудно исправимые последующей механической обработкой которые необходимо учитывать при проектировании: овальность резьбовых отверстий изменение шага резьбы и размера зуба продольное искривление образование эллипса из круглого поперечного трубчатого сечения относительное угловое смещение элементов сложных фигур.
Для уменьшения этих недостатков нужно чтобы все поверхности шевера в процессе термообработки как можно больше поглощали и отдавали тепла. Это достигается при соблюдении следующих условий:
Различие в массе и в толщине смежных участков должно быть минимальным переходы между ними - плавными.
При конструировании инструмента необходимо обеспечить одинаковую жесткость по всем направлениям.
Элементы фрезы требующие упрочнения должны быть выделены конструктивно в отдельную группу.
Детали с закаливаемыми внутренними поверхностями имели отверстия для отвода газов.
3 Термическая обработка
Сталь Р6М5 подвергается обработке :
– закалка при температуре 1280° С для растворения карбидов в аустените . Получаем высоко легированный аустенит который обладает высокой температурой рекристаллизации . Закалка в масле.
– отпуск при температуре 580° С. Отпуск трехкратный . Цель трехкратного отпуска разложение аустенита остаточного в результате появляется вторичная твердость . После трехкратного отпуска твердость 62 64 HRC.Вместо трехкратного отпуска можно производить обработку холодом что является более предпочтительным .
Сталь Р6М5 до температуры 500° С твердость не теряет поэтому позволяет обрабатывать при больших скоростях .
4 Расход инструментального материала
где m – масса инструмента кг;
D – диаметр инструмента см;
h – высота инструмента см;
ρ – плотность стали 785гсм3.
Протяжки являются многозубыми металлорежущими инструментами осуществляющими снятие припуска без движения подачи за счет превышения высоты или ширины последующего зуба по отношению к высоте или ширине предыдущего. Они применяются для чистовой обработки различных по форме внутренних и наружных поверхностей деталей. Протяжки – это узкоспециализированный инструмент предназначаемый для обработки одной и редко нескольких деталей мало отличающихся размерами. Из-за высокой стоимости их применение эффективно в массовом и серийном производстве.
Протяжки делятся на внутренние и наружные. По конструкции протяжки бывают цельные и сборные. По схеме резания они бывают одинарные и групповые.
Обрабатываемый материал: сталь 20;
Диаметр отверстия: 56Н6
Диаметр предварительного отверстия: 53 мм
Длина протягиваемого отверстия: 45мм
Шероховатость протягиваемого отверстия: 08 мкм
2 Проектный и расчет протяжки:
Расстояние до первого зуба:
Выбираем наибольший хвостовик который может пройти через отверстие (табл.8.3).
Площадь хвостовика определяющая его прочность (табл.8.3)
Коэффициент m выбран для одинарной схемы резания. Окончательный выбор схемы резания уточняют в последующих расчетах.
Принятый шаг зубьев
Наибольшее число одновременно работающих зубьев
Глубина стружечной канавки (табл.8.6)
Площадь стружечной канавки (табл.8.6)
Коэффициент заполнения стружечной канавки (табл.8.8)
Подача допустимая по размещению стружки в канавке
Наибольшее усилие допустимое хвостовиком
где -допускаемое напряжение на растяжение МПа (табл.8.9)
Наибольшее усилие допустимое протяжкой на прочность по первому зубу
- допускаемое напряжение на растяжение МПа (табл.8.9)
Расчетная сила резания
Выбирается минимальная из трех сил
где - тяговая сила станка
Подача допустимая по силе резания
Коэффициент находим в табл.8.7
Т.к то проведем расчет для групповой схемы резания. Число зубьев в группе выбираем равным 2.
Шаг режущих зубьев для групповой схемы резания
Принятый шаг (табл.8.6)
Подача допустимая по усилию резания
Примерная длина режущей части при одинарной схеме резания
Примерная длина режущей части при групповой схеме резания
Групповая схема резания сокращает длину режущей части поэтому выбираем групповую схему резания.
Диаметры режущих зубьев с учетом принятой схемы резания числа зубьев в группе и принятой подачи ( подача для зачищающих зубьев равна )
Число режущих зубьев
Длина режущей части
Число зубьев калибрующей части (табл.8.11)
Шаг калибрующих зубьев
Длина калибрующей части
Длина заднего направления протяжки
Общая длина протяжки
Допустимая длина протяжки
Необходимая длина рабочего хода
Расстояние между стружкоразделительными канавками для чистовых зубьев
Число стружкоразделительных канавок
Диаметр круга для шлифования выкружек выбираем из нормального ряда диаметров
Расстояние между осями круга и протяжки
Вспомогательный угол
Фактическая длина режущей кромки
Угол правки круга для заточки переднего угла
Наибольший диаметр круга для заточки
Наибольший диаметр протягиваемого отверстия
Допуск на разбивку – 0005
Допуск на изготовление – 0007
Диаметр калибрующих зубьев
Допуск на диаметр режущих зубьев - -0001
3 Выбор инструментального материала
В соответствии с техническими требованиями ГОСТа 28442-90 режимами резания а так же твёрдостью обрабатываемой стали выбираем широко распространённую быстрорежущую сталь Р6М5 по ГОСТ 19265-73. Она обладает высокой твёрдостью 62 65HRC и хорошей стойкостью.
4 Термическая обработка стали Р6М5
Для снижения твёрдости улучшения обработки резанием и подготовке структуры стали к закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу при температуре 800-830С.
Для придания стали теплостойкости инструмент подвергают закалке и многократному отпуску. Температура закалки стали Р6М5 1200-1230С. После закалки следует производить многократный отпуск (чаще двух- или трёхкратный) при температуре 560-580С. Продолжительность каждого отпуска 1час 20 мин. Многократный отпуск повышает прочность быстрорежущей стали и снижает напряжения созданные закалкой.
5 Технические требования по ГОСТ 9126-63
Материал режущей части быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ 19625-73.
Материал хвостовой части сталь 40Х ГОСТ 5950-73
Твёрдость режущей задней направляющей HRC63 66 передней направляющей части HRC 60 65 хвостовой части HRC40 47.
Маркировать: размер отверстия длину материал протяжки
марку завода изготовителя год выпуска.
Зубья протяжки не должны иметь завалов заусенцев и выкрашенных кромок Шов сварного соединения должен располагаться по шейке или на переходном конусе.
В месте сварки не допускаются раковины непровар пережог металла трещины и другие дефекты уменьшающие прочность протяжки.
Калибрующие зубья протяжек для цилиндрических отверстий допускается изготавливать без ленточки.
Предельные отклонения общей длины протяжки до 1000мм ±3мм.
Предельные отклонения диаметра задней направляющей протяжки – по f7. 10.Предельные отклонения диаметра круглой гладкой передней направляющей – по e8.
Неуказанные предельные отклонения размеров протяжки: H16 h16±IT2.
Проектирование метчика
Метчики служат для изготовления резьбы в отверстиях. Метчик как инструмент получатся из винта путём прорезания в нём стружечных канавок образования заборного конуса и затылования зубьев для создания положительного заднего угла. Канавки образуют переднюю поверхность режущие кромки и пространство для размещения и удаления стружки. Исходный винт должен быть изготовлен из инструментальной стали и после указанных операций пройти соответствующую термическую обработку.
Метчик. Обрабатываемый материал – Сталь Х18Н10Т; резьба – М10х15; разновидность метчика – ручной; длина отверстия – 25 мм отверстие - сквозное.
Для изготовления ручного метчика по рекомендации стр.221[2] выбираем материал режущей части: углеродистая инструментальная сталь У11.
Число зубьев метчика по табл.7.2 [2] в зависимости от диаметра принимаем равным 3.
Для ручного метчика длина заборной части находится по следующей формуле из [3](т.к. отверстие сквозное):
Для ручного метчика длина калибрующей части находится по следующей формуле из [3]:
где d – диаметр метчика.
Длина рабочей части находится как сумма заборной и калибрующей частей:
Калибрующая часть не является строго цилиндрической. Для снижения сил трения и уменьшения величины разбивки отверстия калибрующая часть имеет небольшую обратную конусность т.е. по направлению к хвостовику наружный средний и внутренний диаметры несколько уменьшаются. По рекомендациям табл.7.7 стр.225 [2] назначаем обратную конусность 008 мм на 100 мм длины.
Для распределения работы резания на несколько режущих зубьев режущая часть выполняется в виде усечённого конуса с наклоном его образующей к оси метчика под углом . Находим tg по следующей формуле из [4]:
Находим толщину среза снимаемого одним режущим элементом метчика по следующей формуле из [3]:
Передний угол назначаем в зависимости от обрабатываемого материала по табл.7.9 [2]: принимаем =10. Передний угол на режущей и калибрующей частях принимают одинаковым.
Задний угол назначаем в зависимости от вида отверстия (сквозное) по табл.7.10 [2]: принимаем =4.
На длине режущей части метчик затачивают по задней поверхности с углом конуса . Форму кривой затылования метчика выбирают в зависимости от типа и размеров метчика условий работы. Наиболее распространённой формой кривой затылования является архимедова спираль. Величину затылования находим по следующей формуле из [4]:
В любой другой точке на конусе режущей части задний угол определяют по формуле из[4]:
где di – диаметр окружности соответствующего сечения конуса.
Допускаемые отклонения элементов профиля резьбы метчика выбираем согласно рекомендаций [5].
Предельные отклонения квадрата хвостовика выбираем в соответствии с рекомендациями [2].
3 Технические требования на изготовление метчика
Твёрдость режущей части 61-63 HRC.
Маркировать: диаметр резьба шаг степень точности материал товарный знак завода изготовителя.
Список использованных источников
Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие. Под ред. Е. Э. Фельдштейна-Мн.: ДизайнПРО 1997.-384 с: ил.;
Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов:Справочник В. И. Баранчиков А. В. Жаринов. Н. Д. Юдина А.И.Садыхов.;Под общ. ред. В. И. Баранчикова. -М.: Машиностроение 1990. - 400 с: ил.;
Справочник инструментальщика Под ред. И. А. Орденарцева.- Л. Машиностроение 1987 - 846 с;
Иноземцев Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.«Машиностроение» 1984 272 с: ил.
Климов В. И. и др. Справочник конструктора-инструментальщика. М. СВ-к.: Машгиз 1958 - 608с: ил.
Семенченко И. И. и др. Проектирование металлорежущего инструмента. М.: Машгиз 1963 -952 с;
Справочник технолога-машиностроителя в 2-х т. т2 Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1985.496с.
Проверочный расчет конструктивных элементов шевера на ПЭВМ
Коэффициент перекрытия при зацеплении колеса с шевером должен быть 11 в противном случае шевингование невозможно.
Радиальный зазор шевера и колеса.
Необходимо выдержать r >02*mn соотношение в противном случае следует уменьшить и вновь пересчитать.
*r = dw1 + dw0 – da0 – df1
Перекрытие обработкой активной части профиля зуба колеса должно быть больше нуля в противном случае необходимо уменьшить толщину зуба шевера.