Министерство образования Российской ФедерацииУральский государственный технический университет — УПИКафедра «Технология машиностроения»КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по«Режущему инструменту»
Студент гр. М-462а МасиноП.А.
Руководитель Ничков А.Г.
Екатеринбург
2004
Содержание
1. Проектирование червячной модульной фрезы
1.1 Тип червячной модульной фрезы.
1.2 Конструктивные, геометрические ирасчетные параметры червячных модульных фрез:
1.3 Определение размеров профилязубьев червячной модульной фрезы
2. Проектирование протяжки дляобработки цилиндрического отверстия
2.1 Выбор материала протяжки
2.2 Выбор геометрических параметров
2.3 Определение припуски под протягивание
2.4 Выбор хвостовика
2.5 Определение формы и размеровзубьев протяжки
Список используемой литературы.
1. Проектированиечервячной модульной фрезы
Червячные модульные фрезыпредназначены для нарезания цилиндрических эвольвентных зубчатых колес наружногозацепления с прямыми и винтовыми зубьями.
Червячная фрезапредставляет собой превращенный в режущий инструмент червяк, у которого дляобразования режущих кромок прорезаны стружечные канавки и затылованы задниеповерхности зубьев.
Исходные данные: модуль m=2мм; коэффициент высотыголовки зуба 0,8; число зубьев нарезаемого колеса Z1=20; степеньточности нарезаемого колеса 8; материал сталь45.
Расчет фрезы:
1.1 Тип червячноймодульной фрезы.
Принимаем фрезутипа2-фреза цельная, модуль m=2мм,класс точности А.
1.2 Конструктивные,геометрические и расчетные параметры
червячных модульныхфрез:
Высота головки зубаколеса:
h'=0,8∙m=0,8∙2=1,6мм
Высота ножки зуба колеса:
h''=1,25∙m=1,25∙2=2,5мм
Профильный уголнарезаемого колеса α=20˚
Наружный диаметр червячнойфрезы принимаем по (таблице 4) De=63мм
диаметр посадочногоотверстия d=27мм
диаметр буртика dб=40мм
длина фреза L=90мм
ширина буртика lб=4мм
число стружечных канавокZи=12
ширина шпоночного паза bш=6мм
глубина шпоночного пазаt=29,4мм
угол профиля стружечнойканавки (табл. 5) ε=18˚
для чистовой фрезыпередний угол γ=0˚
задний угол на вершинезуба αв=10˚
tgαб=tg αв∙sinα=tg10˚∙ sin20˚=0,1763∙0,342=0,0602
αб=3,45˚
Величина затылования
/>
принимаем К=3.
Величина дополнительногозатылования
/>(1,2÷1,5) К=(1,2÷1,5)∙3=3,6÷4,5
принимаем К1=4,5.
/>
принимаем С=6мм.
Длина фрезы:
L=2∙h'∙ctgα+x∙tн+2lб; L=2∙1,6∙ctg20˚+7∙6,28+2∙4=8,7936+43,96+8=60,75мм
где: х=7мм-коэффициентзапаса на осевую перестановку фрезы.
tн= π∙m=3,14∙2=6,28мм-шаг по нормали.
принимаем фрезуисполнения 2; L=90мм.
Длина шлифованной частиотверстия
l=(0,2-0,3)∙L=(0,2-0,3)∙90=18-27мм.
принимаем l=25мм.
Средний расчетный диаметрфрезы
Dр=Dе-2h'и-0,3К=63-2∙2,5-0,3∙3=57,1мм.
Высота головки зубафрезы:
h'и= h''=2,5мм
Высота ножки зуба фрезы:
h''и= h'+0,25m=1,6+0,25∙2=2,1мм
Высота зуба фрезы:
hи= h'и +h''и=2,5+2,1=4,6мм
Угол подъема витковчервячной фрезы
sinτ =/>, τ =1˚57'
принимаем правозаходнуюфрезу.
Так как τ =1˚57'
Глубина стружечнойканавки
/>
Радиус дна стружечнойканавки
/>
принимаем r=1,5мм
Шаг по оси α
/>
Угол подьема следапересечения винтовой поверхности червяка с поверхностью основного цилиндра
cos τ0= cos τ+ cos α=0,9994∙0,9396=0,939; τ0= 20˚18'
Радиус основногоцилиндра:
/>
1.3 Определениеразмеров профиля зубьев червячной модульной
фрезы
1.3.1 Профилирование внормальном сечении.
tн= π∙m=3,14∙2=6,28мм
при τ =1˚57' величина коррекции углапрофиля фрезы в нормальном сечении ∆α=0˚(табл.1)
Угол профиля в нормальномсечении αи=α =20˚
Толщина зуба по среднейпрямой
Sgи=/>
где:∆Sи=0,11мм, при m=2мм (табл.2).
Радиус закругления ножкизуба фрезы:
r2=(0,25-0,3)∙m=(0,25-0,3)∙2=0,5-0,6мм
принимаем r2=0,5мм
Радиус закругленияголовки зуба фрезы:
r1=(0,3-0,4)∙m=(0,3-0,4)∙2=0,6-0,8мм
принимаем r1=0,7мм
Толщина зуба на вершине:
Sв= Sgи-2h'и∙tg αи=3,25-2∙2,5∙0,364=1,43мм
1.3.2 Профилирование восевом сечении.
Угол профиля на левойстороне зуба равен углу профиля на правой стороне зуба, т.к. винтовыестружечные канавки отсутствуют.
ctg αил=ctg αип=ctg αr=ctg α∙cosτ=2,748∙0,9994=2,746
αил= αип=20˚
Шаг по оси:
/>
2. Проектированиепротяжки для обработки цилиндрического
отверстия
Исходные данные: диаметр предварительногоподготовленного отверстия d0=55мм; длина протягивания L=75мм; диаметр протягиваемого отверстияD=60Н9; схема резания – одинарная;материал детали-сталь20.
Протягивание представляетсобой высокопроизводительный процесс обработки сквозных отверстий и наружныхповерхностей. Режущим инструментом при протягивании является протяжка, котораяпредставляет собой стержень или рейку, снабженную зубьями, постепенноувеличивающимися от начала к концу режущей части инструмента.
2.1 Выбор материалапротяжки
Принимаем материалпротяжки -быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73(табл.1)
2.2 Выборгеометрических параметров
Передний угол γ=15˚(табл.2)
Угол профиля круга δ=20˚
Главный задний угол:
— черновые зубья: α=3˚
— чистовые зубья: α=2˚
— калибрующие зубья: α=1˚
Диаметр во впадинепервого зуба протяжки dвн=52,8мм
2.3 Определениеприпуски под протягивание
Фактический припуск:
А= dmax-do=60,074-55=5,074мм
где dmax=60,074мм-верхний предельный размервнутреннего диаметра
обрабатываемого отверстия.
А≈0,005∙d+(0,1-0,2)∙√L=0,005∙55+(0,1-0,2)∙√75≈1,141-2,007мм
2.4 Выбор хвостовика
Диаметр хвостовика:
Dхв≤(do-0,5)=55-0,5=54,5мм
принимаем Dхв=56d8 (табл.3)
D1=42d11мм; l3=25мм; l1=40мм; l2=40мм; r=0,6; r1=4; Cx=1,6;
Площадь сечения размера D1
SD1=1385,4мм2; lx=100мм.
2.5 Определение формыи размеров зубьев протяжки
Sz=0,025-0,03мм; принимаем Sz=0,025мм.(табл.4)
С целью уменьшенияшероховатости и точности обработки, подьем на зуб на
двух последних режущих зубьяхпостепенно уменьшается по
направлению ккалибрующим:
— на предпоследнем зубе Sz= Sz∙0,6=0,025∙0,6=0,015мм.
— на последнем зубе Sz=0,4∙Sz=0,025∙0,4=0,01мм.
принимаем Sz на последнем зубе равным 0,01мм.
Определяем размеры иколичество стружкоразделительных канавок. (по табл.5)
Количество канавок nк=30.
Размеры канавок: Sк=1,3мм;hк=1мм; rк=0,5мм.
Канавки на соседнихзубьях располагать в шахматном порядке.
Расчет глубины стружечнойканавки:
глубина стружечнойканавки hстр, обеспечивающая размещения стружки,
hстр=/>
где Q=2∙Sz=2∙0,02=0,04мм- толщинасрезаемой стружки.
К=2,5 (по табл.7)
т.к. диаметр протяжкибольше 55мм, то проверку на жесткость не производим.
принимаем h=3,6мм(табл.8)
Определим шаг и числоодновременно работающих зубьев.
Предварительно принимаемшаг Р=9мм (табл.8)
Максимальное числозубьев, одновременно участвующих в работе.
Zpmax=/>
т.к. Zpmax>8, принимаем Zmax=8.
Корректируем шаг:
/>/>
принимаем окончательноР=10мм, (табл.8)
Размеры профиля зубьевпротяжки: (табл.8)
r=1,8мм; g=4,5мм; R=5,5мм; F=9,6мм2.
Расчет силы резания ипроверка протяжки на прочность.
Сила резания Pz=P'z∙/>
где P'z — сила резания на 1мм длины режущей кромки, кг/мм.
P'z=9,5 кг/мм.[Родзевич Л.В. Резание металлов и режущийинструмент М. Машгиз,1962.]
Наибольшая длина режущейкромки зуба.
вс=π∙dmax-nк∙Sк= 3,14∙60,074-30∙1,3= 149,4мм
Pz= 9,5∙8∙149,4= 11354,4кг= 113544Н
Принимаем протяжнойстанок 7530М
Q=300000 Н; L=1800мм.
Тяговое усилие станка:
Рст=0,9∙Q= 0,9∙300000=270000 Н
Прочность в сечениихвостовика:
Рхв=[δ]р∙Fоп= 400∙1809,6= 723840 Н
где [δ]р=400МПа (табл.12), Fоп=1809,6 мм2
Прочность в сечениивпадин первого зуба:
Рвн=[δ]р∙F'оп=400∙1793,6=717440Н
F'оп=0,785(do-2h)2=0,785(55-2∙3,6)2=1793,6мм2
Сила резания не превышаетпредельно допустимых.
Расчет калибрующихзубьев.
Число калибрующих зубьев Zк=7 (табл.21)
Шаг калибрующих зубьевпри Р=10мм:
Р1=7мм; Р2=Р1+1= 7+1=8мм; Р3= Р1+2=7+2=9мм (табл.14)
Размеры профилякалибрующих зубьев:
h=3,6; r=1,8; g=4,5;R=5,5; F=9,6мм2
Определим диаметрызубьев:
а) калибрующих
dк=60,07мм
б) режущих
dp1=do=55мм
dp2= dp1+2Sz=55+2∙0,02=55,04мм
dp3=55,04+2∙0,02=55,08мм
dp4=55,08+2∙0,02=55,12мм
dp5=70,12+2∙0,02=55,16мм
dp6=55,16+2∙0,02=55,2мм
dp7=55,2+2∙0,02=55,24мм
dp8=55,24+2∙0,02=55,28мм
dp9=55,28+2∙0,02=55,32мм
dp10=55,32+2∙0,02=55,36мм
dp11=55,36+2∙0,02=55,4мм
dp12=55,4+2∙0,02=55,44мм
dp13=55,44+2∙0,02=55,48мм
dp14=55,48+2∙0,02=55,52мм
dp15=55,52+2∙0,02=55,56мм
dp16=55,56+2∙0,02=55,6мм
dp17=55,6+2∙0,02=55,64мм
dp125=dp124+2∙0,02=59,96+2∙0,02=60мм
dp126=dp125+1,5∙0,02=60+0,024=60,03мм
dp127=dp126+1,2∙0,02=60,03+0,016=60,054мм
dp128=dp127+0,8∙0,02=60,054+0,016=60,07мм
Количество режущих зубьевZр=128.
Определение длиныпротяжки.
а) длина режущей части:
lр=Zp∙P=128∙10=1280мм
б) длина калибрующейчасти:
lk=(P3+ P3+P1)∙2+ P3=(9+8+7)∙2+9=57мм
в) длина переднейнаправляющей:
/> ,
то lвн=L=75мм
длина переходного конусаlпк=20мм.
lo=200+L=200+75=275мм (табл.11)
г) задняя направляющая:
lзн=45мм (табл.24)
д) общая длина протяжки:
Lпр= lo+ lр+ lk+lзн=275+1280+45+45=1645мм.
Длина хода каретки стана7530М подходит.
Список используемойлитературы
1. Галактионова О.П. Проектирование комбинированных шлицевыхпротяжек проямобочного профиля Методические указания для курсовогопроектирования, Свердловск, 1988.
2. Ничков А.Г Проектирование червячных модульных фрез сиспользованием ЭВМ Методические указания по курсовому проектированию,Свердловск, 1986.
3. Родзевич А.В. Резание металлов и режущий инструмент, М.,Машгиз, 1962.