Разработка режущего инструмента и инструментального обеспечения

Пояснительная записка

к курсовому проекту

Разработка режущего инструмента и инструментального обеспечения

Разработал

Е.В. Борзенков

Реферат

металлорежущий инструмент фреза

ПЗ состоит из: с., рис., таблиц, источников.

Объектами исследования являются металлорежущие инструменты.

Цель работы — освоение и углубление знаний, полученных в курсе «Проектирование металлорежущих инструментов», и приобретение практических навыков расчета и конструирования инструментов.

В данном курсовом проекте в соответствии с исходными данными необходимо:

спроектировать фрезу с механическим креплением твердосплавных пластин;

выбрать и рассчитать точность позиционирования инструментального блока;

спроектировать и рассчитать на ЭВМ червячную фрезу;

спроектировать развертку для обработки отверстия с заданной точностью;

спроектировать метчик для нарезания заданной резьбы;

спроектировать и рассчитать шевер для обработки заданного зубчатого колеса;

спроектировать и рассчитать протяжку для обработки заданного шлицевого отверстия.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

ИНСТРУМЕНТ, ФРЕЗА, ШЕВЕР, РАЗВЕРТКА, МЕТЧИК, ПРОТЯЖКА, ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ БЛОК, СТАЛЬ БЫСТРОРЕЖУЩАЯ, ТВЕРДЫЙ СПЛАВ, СТАЛЬ ЛЕГИРОВАННАЯ, ДЕТАЛЬ, ОПРАВКА.

Введение

В современном машиностроении обработка резанием является главным технологическим методом, обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей. Важнейшей задачей для экономического и социального развития страны является ускорение научно-технического прогресса путем комплексной механизации и автоматизации производства. Эффективность машиностроения должна повыситься за счет изменения структуры парка металлообрабатывающего оборудования, в т. ч. автоматических линий, станков с ЧПУ, роботизированных, оснащенных микропроцессорной и вычислительной техникой гибких автоматизированных комплексов (ГАК) и гибких производственных систем (ГПС), позволяющих быстро и эффективно перестраивать производство на выпуск новых изделий. Эффективная эксплуатация указанного оборудования невозможна без создания совершенной инструментальной оснастки, обладающей повышенной надежностью, обеспечивающей экономичное, трудосберегающее использование дорогостоящей прогрессивной техники, что обусловливает все более возрастающую роль металлообрабатывающего инструмента. Поэтому специалисты, которым предстоит работать в металлообрабатывающих отраслях промышленности, должны уметь грамотно проектировать различные виды инструментов, в т. ч. и инструментальную оснастку для станков-автоматов, автоматических линий, станков с ЧПУ, быстропереналаживаемых технологических систем с учетом требований к обрабатываемым деталям, особенностям оборудования и эффективности производства.

Таким образом, генеральная линия развития машиностроения — комплексная автоматизация проектирования и производства — требует знания и совершенного владения методами проектирования, обеспечивающими создание высокоэффективных конструкций режущих инструментов.

1. Проектирование шлицевой протяжки Протяжки являются многозубыми режущими инструментами, применяемыми для обработки отверстий, пазов и наружных поверхностей с простым или произвольным фасонным контуром. При резании протяжками используют только одно, обычно поступательное движение инструмента, скорость которого является скоростью резания. Движения подачи отсутствуют, а срезание слоев металла осуществляется за счет увеличения высоты или ширины последующего зуба относительно предыдущего зуба протяжки.

Если срезание слоев осуществляется за счет превышения высоты последующего зуба по отношению к предыдущему, то такая схема называется обычной или одинарной. Если зубья протяжки разбиты на группы, в пределах которой зубья имеют одинаковую высоту, но различную длину режущей кромки последующего зуба по отношению к предыдущему, то такая схема срезания слоев металла называется групповой. В процессе резания стружка размещается во впадине между зубьями, размеры которой должны быть достаточными для полного размещения стружки.

Протягивание отверстий различной конфигурации с замкнутым контуром называется внутренним протягиванием, а образование наружных поверхностей с незамкнутым контуром с помощью протяжек — наружным протягиванием.

Основные типы внутренних протяжек следующие:

— круглые — для обработки круглых отверстий; квадратные — для протягивания квадратных отверстий из круглого;

— шпоночные — для обработки шпоночной канавки;

— шлицевые прямые или спиральные — для обработки многошпоночных (шлицевых) отверстий;

— фасонные (эвольвентные, остроугольно-шлицевые и т. д.) — для обработки отверстий фасонного профиля; комбинированные и т. п.

Конструкция внутренних протяжек предусматривает следующие составные части:

— хвостовик, предназначенный для закрепления протяжки в патроне;

— шейка, с переходным конусом соединяющая хвостовик с передней направляющей частью;

— передняя направляющая, обеспечивающая центрирование или направление протяжки в начальный момент работы рабочих зубьев;

— рабочая часть, состоящая из рабочих зубьев;

— калибрующая часть, состоящая из 4—8 калибрующих зубьев;

— задняя направляющая часть, предназначенная для поддержки ицентрирования протяжки при выходе из контакта последних зубьев;

— задний хвостовик, предназначенный для соединения протяжки с патроном на станках для автоматического протягивания.

Передние углы у протяжек измеряют в плоскости, нормальной к режущей кромке. Чем больше передний угол, тем меньше сила протягивания. Рекомендуемые значения переднего угла (средняя величина) зависят от обрабатываемого материала и вида зубьев.

Задние углы у протяжек измеряются в осевой плоскости, совпадающей с направлением перемещения протяжек при протягивании. Средние значения задних углов зависят от типа протяжки и вида зубьев на протяжке.

Калибрующие зубья не имеют подъема зуба и не снимают стружку. По мере износа и переточки режущих зубьев калибрующие зубья последовательно переводят в режущие путем переточки.

Для уменьшения шероховатости и получения высокой точности в конце калибрующих зубьев часто делается несколько уплотняющих зубьев. На режущих зубьях протяжек для дробления стружки и возможности ее удаления из впадины вышлифовываются стружкоделительные канавки. Угол между сторонами канавки принимается в зависимости от диаметра протяжки в пределах от 45 до 60°.

Шлицевые протяжки предназначены для обработки шлицевых отверстий. В зависимости от требований к точности выполнения отдельных элементов отверстий и их формы протяжки проектируют с различными схемами резания.

Конструкция и основные конструктивные элементы аналогичны рассмотренным выше. Отличными являются рабочая часть, передние и задние направляющие части. Шлицевые канавки в отверстии образуют зубья протяжки, имеющие соответствующую форму режущих кромок. Боковые стороны шлицевых канавок образуются при генераторной схеме резания. Это обеспечивается увеличением диаметра режущих зубьев. Калибрующую часть и заднюю направляющую протяжки делают в соответствии с формой шлицевого отверстия.

1.1 Начальные данные

— Вариант11

— Условное обозначение шлицевого отверстия: D-6×28H11×34H7x7F8

— Длина отверстия: L=34мм

— Материал детали: Сталь 35

— Протяжной станок: 7А510

1.2 Материал протяжки Для обработки заданной детали из Стали 35 применяют инструментальную сталь и быстрорежущие стали.

В условиях мелкосерийного и единичного производства для изготовления протяжек применяется более дешевая легированная инструментальная сталь 9ХВГ, ХВГ, ХГ.

Для крупносерийного и массового производства целесообразнее изготовлять протяжки из быстрорежущей стали, несмотря на более высокую ее стоимость: Р9, Р12 и Р18.

В массовом и крупносерийном производстве для рабочих частей применяют быстрорежущие стали марок Р6М5, Р9К5, Р9Ф5, Р9К5Ф5 и др. (стр. 463, [4]).

Таким образом, для обработки заданной детали, изготовленной из Стали 35, целесообразнее выбрать материалом протяжки инструментальную сталь ХВГ, которая имеет наибольшую прочность среди перечисленных легированных сталей. Ввиду её дешевизны она отлично подходит потому, что более дорогая, быстрорежущая сталь, не окупает себя в условиях мелкосерийного производства.

1.3 Расчет шлицевой протяжки Исходные данные для расчета:

— Наружный диаметр шлицевого отверстия: D_H=34^+0,025мм.

— Внутренний диаметр шлицевого отверстия: d_B=28^+0,130мм.

— Ширина шлицев: b_Ш=7^+0,035_+0,013мм.

— Длина обрабатываемого отверстия: L=34мм.

— Твердость обрабатываемого матреала: 163НВ.

— Тяговая сила станка: Р_С=102кН.

— Рабочий ход ползуна: 1250 мм.

Расстояние до первого зуба должно быть суммой длины протягиваемого отверстия и длины тягового патрона станка (для станка 7А510 это значение 280мм) (стр. 201, [1]):

L₁=280+L,

L₁=280+34=314мм.

Припуск под протягивание (стр. 201, [1]):

А=0,

т.к. отверстие по внутреннему диаметру обрабатывается окончательно до протягивания, соответственно (стр. 201, [1]):

D₀₁=28 мм.

Диаметр хвостовика выбирается наибольший, который сможет пройти через отверстие, (стр. 188 [1]):

D₁=25мм, соответственно, площадь сечения (стр. 202, [1]):

F_X=283,5 мм².

Шаг режущих зубьев (стр. 202, [1]):

t_P=mL^0,5, где:

m=1,25…1,5 — коефициент, соответствующий одинарной схеме резания,

L=34мм — длина отверстия, тогда:

t_P=(1,25…1,5) · 34^0,5 =7,29…8,75 мм.

Согласно таблице 8.6 принимаем:

t=8мм,

h_K=3мм,

C=3мм,

r=1,5 мм,

R=5мм,

F_K=7,07 мм².

Наибольшее число зубьев, находящихся в работе (стр. 203, [1]):

Z_max=L/t_P+1,

Z_max=34/8+1=5.

Коэффициент заполнения канавки, табл 8.8, для стали принимаем:

К=4.

Рисунок 1 — Размеры стружечных канавок.

Подача, допустимая по размещению стружки (стр. 203, [1]):

S_ZK=F_K/(KL),

где:

F_K=7,07 — площадь стружечной уанавки, тогда:

S_ZK=7,07/(4· 34)=0,052мм/зуб.

Допустимая сила резания по хвостовику (таблица 8.9 [1]):

P_X=F_XX,

где:

_X=250МПа — допустимое напряжения на растяжение хвостовой части, тогда:

P_X=283,5· 250=70 875Н.

Допустимое усилие по прочности первого зуба (таблица 8.9 [1]):

P₁=₁р (D₀₁-2 h_K)²/4,

где:

₁=300МПа — допустимое напряжения на растяжение режущей части,

h_K=3мм — высота зуба, тогда:

P₁=300· 3,14(28−2·3)²/4=11 4039H.

Расчетная сила резания Р_Р выбирается как минимальная среди Р₁, Р_Х, 0,9*Р_С (стр. 202, [5]):

0,9· Р_С =0.9· 102 000=91800Н,

P_X=70 875Н,

P₁11 4039H, тогда:

Р_Р=Р_Х=70 875Н.

Припуск, снимаемый фасочными зубьями (стр. 205, [1]):

Д=d_Bmin+2f+0,3+D₀₁,

где:

f=0,4^+0,2мм — высота фаски,

d_Bmin=28мм — минимальное значение внутреннего диаметра шлицевого отверстия, тогда:

Д= 28+0,4· 2+0,3−28=0,8 мм.

Число фасочных зубьев (стр. 202, [1]):

Z_ф= Д/(2· S_ZK)+1,

Z_ф=0,8/(2· 0,052)+1=8.

Длина режущей части фасочных зубьев (стр. 205, [1]):

L_рф=tp (Z_ф -1),

L_рф= 8(8−1)=56мм.

Таблица 1 — Диаметры фасочных зубьев

Диаметр шлицевых зубьев (стр. 206, [1]):

D_ш1=d + 2 f,

Dш1=28 + 2· 0,4 = 28,8 мм.

Число шлицевых зубьев (стр. 206, [1]):

Z_р.ш. = + 1,

где:

D_Hmax=34,025мм — наибольший размер внешнего диаметра шлицевого отверстия,

D_фmax=28,7мм — наибольший диаметр фасочных зубьев, тогда:

Z_р.ш.=+1 = 53 зубьев.

У рассматриваемых протяжек толщины среза или подъем зубьев режущей части принимаются постоянными, за исключением нескольких последних зачищающих (чистовых) зубьев, на которых подъем на зуб постепенно уменьшается до 0,025—0,015 мм. Чистовые зубья необходимы для обеспечения плавного падения усилий резания в конце протягивания и получения требуемой чистоты обработанной поверхности, их число колеблется от 2 до 5. Оно должно быть тем больше, чем больше подъем, на зуб и выше требования к чистоте протянутой поверхности. Принимаем:

Z_{р.ш. чист.}=4, тогда:

Z_{р.ш. черн.}=51.

Длина режущей части (стр. 206, [1]):

l_p.ш = t_p ?Z_р.ш ,

l_p.ш = 55?8 = 440 мм.

Таблица 2 — Диаметры черновых шлицевых зубьев.

Таблица 3 — Диаметры чистовых шлицевых зубьев.

Шаг калибрующих зубьев (стр. 207, [1]):

t_к = 0,7? t_p ,

t_к = 0,7*86мм, следовательно:

h=2.5 мм, С=2мм,

R=4мм,

r=1.25мм.

Число калибрующих зубьев (стр. 207, [1]):

Z_к = 7

Длина калибрующей части (стр. 207, [1]):

l_к = t_к? Z_к,

l_к =6?7 =42мм.

Диаметр калибрующих зубьев (стр. 207, [1]):

D_{к =} D_max,

где:

D_max=34,025 — максимальный диаметр наружного отверстия,

=0,02 — допуск на усадку, тогда:

D_к=34,025 0,02.

Длина задней направляющей (стр. 208, [1]):

l_з = L = 34 мм.

Общая длина протяжки (стр. 208, [1]):

L_пр. = ,

L_пр. =314 + 56 + 440+ 42 + 34 = 886 мм.

Допустимая длина протяжки (стр. 208, [1]):

L_пр.max =40 ?D₀ ,

где:

D₀=34мм — номинальный наружный диаметр протяжки, тогда:

L_пр.max =34· 40=1360мм.

Необходимая длина рабочего хода (стр. 208, [1]):

l_p.х = ++ L,

l_p.х = 56 + 440 + 42 + 34=572мм.

Определение в₁⁰ (стр. 210, [1]):

в₁ = 45⁰ — arcsin,

где:

в_ш=7мм — ширина шлица,

d_в=28мм — внутренний диаметр шлицевого отверстия, тогда:

в₁ =45⁰ — arcsin = 30.52⁰.

Вспомогательная величина N (стр. 210, [1]):

N = ,

N ==13,97.

Величина М (стр. 210, [1]):

М= N? sinв₁+

М= 13,97?sin30.52⁰+*cos30.52⁰= 7,2+2,54= 10,11 мм.

Угол в (стр. 210, [1]):

в = +2? в₁ ,

где:

n_ш=6 — количество шлицев, тогда:

в = +2· 30.52⁰ = 121,04⁰.

Ширина площадки (стр. 210, [1]):

Р = -в_ш — 2 Дh — 2f -0,5 ,

где:

Дh=0,8мм — высота площадки, тогда:

Р = -7 -2· 0,8 — 2· 0,4 — 0,5 = 4,76 мм

D_з.н = D_о-(0,5…0,8),

D_з.н = 34 — 0,7 =33,3 мм.

Размер фаски 1,5×45⁰ (согласно ГОСТ 24 818–81)

Принимаем передний угол протяжки для обрабатываемого материала с (НВ<190 [2], стр. 171):

=16…20⁰,

=20⁰.

Принимаем задний угол для зубьев ([2], стр. 170):

— черновых: 3⁰

— чистовых: 2⁰

— калибрующих: 1⁰

Основные размеры стружечных канавок обеих форм определяются следующими соотношениями, установленными экспериментально: глубина стружкоразделительных канавок h_k = (0,4…1)мм, а их ширина S_k = (0,6…1,2) мм. Профиль стружкоразделительных канавок может быть прямоугольным и угловым с углом щ = 45…60°. Радиус закругления дна канавки r_k = (0,2…0,5) мм.

Принимаем:

h_k =0,6 мм,

S_k =0,8 мм,

r_k =0,4 мм, щ=60 ⁰.

Рисунок 4 — Стружкоразделительные канавки Расстояние от края главных режущих кромок до первой канавки должно быть не менее 2…2,5 мм, так как при меньших значениях будет ослабленный участок режущей кромки и этот участок быстро изнашивается. В=4,5 мм.

Рисунок 5 — Геометрические параметры хвостовика протяжки, ГОСТ 4044–70

Принимаем:

d₁=25мм,

d₂=19мм,

d₄=25^-0,5_-1,0 мм,

l₁=140мм,

l₂=25мм,

l₃=25мм,

l₄=16мм,

l₅=120мм,

r₁=0,3 мм,

r₂=1мм,

c=1мм,

=30.

1.4 Конструкция рассчитанной протяжки Таким образом, в результате проектирования, заданная протяжка будет состоять из:

— хвостовика,

— передней направляющей,

— фасочных зубьев,

— шлицевых зубьев,

— калибрующих зубьев,

— задней направляющей.

Согласно расчетам общая длина протяжки составит 886 мм. Необходимая длина рабочего хода, для обеспечения протягивания составляет 572 мм. Хвостовик изготовляется согласно исполнению 1 по ГОСТ 4044–70. Профили зубьев, стружкоразделительных канавок, передней и задней направляющих определены в ходе расчета. Все диаметры зубьев также указаны выше. Протяжка устанавливается в специальный патрон, на протяжном станке. Так как протяжка имеет только один хвостовик, то вспомогательный патрон не нужен.

2. Проектирование развертки Развертывание представляет собой процесс обработки отверстий с целью получения повышенной чистоты и точности. Развертка — это многозубый инструмент, который подобно сверлу и зенкеру в процессе обработки совершает вращение вокруг своей оси (главное движение) и поступательно перемещается вдоль оси, совершая движение подачи.

Развертывание позволяет получить отверстие 2—3-го класса точности и 7—8-го класса чистоты обработанной поверхности.

Все развертки делятся на две категории — развертки ручные и развертки машинные:

— ручные развертки предназначены для обработки отверстий вручную. На квадрат ручной развертки надевается вороток, с помощью которого производятся вращательные движения,

— машинные развертки предназначены для обработки отверстий на станке. Как ручные развертки, так и машинные развертки представлены с широким диапазонов диаметров.

По форме обрабатываемого отверстия развертки можно разделить на:

— цилиндрические, применяемые для обработки круглых цилиндрических отверстий,

— конические, используемые для обработки конических отверстий .

По способу закрепления развертки могут быть:

— хвостовые,

— насадные.

По исполнению:

— цельные,

— сборные.

Развертки относительно малого диаметра изготовляются с цилиндрическим или коническим хвостовиком, который служит для ее закрепления на станке, либо в воротке с квадратным отверстием при работе вручную.

Развертка состоит из рабочей части, шейки и хвостовика (рис.1). Назначение шейки и хвостовика у разверток такое же как у сверл и зенкеров.

Рабочая часть включает режущую и калибрующую части и направляющий конус, который служит для предохранения от повреждений и облегчения попадания развертки в отверстие.

Режущая (заборная) часть развертки представляет собой конус, на поверхности которого образованы зубья.

Передний угол разверток обычно принимается равным нулю, поскольку развертка работает в зоне малых толщин срезаемого слоя, характер протекания процесса резания зависит главным образом не от переднего угла, а от радиуса закругления режущей кромки. На черновых развертках и при обработке вязких материалов передний угол равен 5—10°. Задние углы у разверток колеблются в пределах 4—8°.

Рисунок 6- Элементы цилиндрической развертки

Калибрующая часть состоит из цилиндрического участка и участка с обратной конусностью. Передние и задние поверхности зубьев развертки, как на режущей части, так и на калибрующей части, выполняются плоскими.

2.1 Исходные данные:

— Диаметр отверстия: 20Н7,

— Материал заготовки: Сталь10Г,

— Тип развертки: цилиндрическая, хвостовая, машинная.

2.2 Материал развертки Для обработки заготовки из материала Сталь10Г, рабочую часть разверток изготовляют из быстрорежущей стали марки Р6М5, Р9, Р18, легированной стали марки 9ХС, или твердого сплава марок ВК6, ВК6М, ВК8, ВК10 (стр. 415, [4]).

Для обработки заготовки из материала Сталь10Г принимаю материал развертки быстрорежущую сталь Р6М5. Быстрорежущая сталь хоть и дороже легированной, но она прослужит дольше и в результате обойдется дешевле менее износостойкой, легированной стали и значительно дешевле твердого сплава. Р6М5 имеет хорошую прочность и износостойкость (почти на равнее с Р18 но несколько дешевле) из-за примеси молибдена, что является важным параметром выбора материала для обработка на высоких скоростях.

2.3 Расчет развертки Начальные даны для расчета:

Диаметр отверстия:

D=20Н7

Количество зубьев (стр. 90, [6]):

Z=1,5D^0,5+(2…4)

Z=1,5· 20^0,5+2=8

Длина режущей части (стр. 86, [6]):

L_p=(1,3…1,4) · h·ctg

=15 — главный угол в плане,

h =0,3мм — припуск под разворачивание, тогда:

L_p=1,4· 0,3·ctg15=2,5 мм Допуск на диаметр калибрующей части развертки (стр. 82, [6]):

D=20^+0,017_+0,009

Согласно ГОСТ 1672–80 выбираем необходимые параметры развертки для диаметра 20мм:

Рисунок 7 — Конструкция развертки.

L=228мм,

l=60мм,

d=20мм, Конус № 2.

Рисунок 8 — Геометрические параметры развертки.

с=1мм,

f₁=1мм,

l₃=2,5 мм,

f=0,2 мм,

l₂=4мм,

d₂=d-0,05 мм

=102.

Рисунок 9 — Профиль канавок развертки.

f₁=1,4 мм,

r=0,5 мм,

=80.

Рисунок 4 — Разбивка шагов зубьев.

Для развертки с 8 зубами неравномерное распределение углов, соответственно:

Согласно ГОСТ 13 779–77 предельные отклонения на изготовления диаметра чистовых разверток для отверстия поля допуска Н7 составляют: 20^+0,017_+0,009 мм.

Геометрические параметры конуса (стр. 85, [6]):

Конусность 1:20

d=17,78 мм

d₁=18мм

d₂=14мм

l=80мм

l₁=16мм

l₂=5мм

R=6мм Рисунок 10 — Конус Морзе

2.4 Конструкция рассчитанной развертка Проектируемая машинная развертка имеет режущую часть (2,5 мм), калибрующую часть с обратным конусом (4мм), общая длина рабочей части 60 мм. К рабочей части развертки приварен хвостовик с конусом Морзе № 2, который устанавливается в оправку. Общая длина развертки 228 мм. Инструмент имеет 8 зубьев, разбивка их шагов определена в ходе проектирования.

3. Проектирование метчика Метчик — режущий инструмент для нарезания резьбы в предварительно просверленном отверстии. Метчик представляет собой цилиндрический валик, имеющий на одном конце режущие кромки. Другой конец метчика (хвостовик) предназначен для закрепления в патроне или удержания его в воротке во время работы.

Основные типы метчиков.:

— ручные — предназначены для нарезания резьб вручную комплектом, состоящим из двух или трех штук;

— гаечные — для нарезания за один проход полной резьбы в сквозных отверстиях;

— машинные — для нарезания резьбы главным образом в глухих отверстиях на сверлильных станках, автоматах и специальных агрегатных станках (В основном выпускаются штучные, но бывают и в комлектах из 2-х или 3-х штук);

— станочные — для получения резьбы в сквозных отверстиях на гайконарезных станках;

— бесканавочные (раскатники) — для нарезания за один проход резьбы в сквозных отверстиях;

— автоматные — для нарезания резьбы в гайках на гайконарезных автоматах;

Рабочая часть метчика состоит из заборной и калибрующей частей. Калибрующая часть служит для зачистки и калибрования резьбы и обеспечения правильного направления. Для уменьшения трения калибрующая часть имеет незначительный обратный конус.

Хвостовая часть метчика представляет собой стержень, конец хвостовика у ручных, а иногда и машинных метчиков имеет форму квадрата.

Профиль канавки метчика оказывает влияние на процесс нарезания резьбы и должен способствовать отводу стружки.

Передний угол метчика г = 5—10° для обработки стали, 0—5° для обработки чугуна и 10—25° для обработки цветных металлов и сплавов.

Задний угол б = 4—12° получают затыловкой режущей (заборной) части по наружному диаметру.

Обычно метчики изготовляются с прямыми канавками, но для лучшего отвода стружки канавки изготовляют с углом наклона е = 8—15°.

3.1 Начальные данные Резьба: М16×2−7h (7H),

Материал заготовки: Сталь 15ХГ,

3.2 Материал метчика Обработка материала Сталь 15ХГ может проводиться легированной инструментальной и быстрорежущей сталью.

Метчики изготавливаются из стали Р18, Р9, Р6М5 или ХГ, ХГС и предназначены для резьб: метрических — до М52, заданная резьба — М16 (стр. 421, [4])

Принимаем для обработки данной заготовки, из материала Сталь 15ХГ, быстрорежущую сталь Р18. Легированная сталь имеет меньшую износоустойчивость по сравнению с быстрорежущей сталью, а среди данных быстрорежущих сталей наибольшую износостойкость и прочность имеет сталь Р18, так как в ней наибольшее содержание вольфрама, что есть крайне важно в условиях работы в серийном, крупносерийном производстве.

3.3 Расчет метчика Начальные даны для расчета:

D=16мм, Р=2мм,

TD=0,019 мм.

Определение параметров внутренней резьбы детали (стр. 144, [3]):

D₂=D-2+0,701,

D₁=D-3+0,835,

D₂= 16−2+0,701=14,701 мм,

D₁= 16−3+0,835=13,835 мм.

Угол профиля метрической резьбы:

=60

Тип метчика: Машинно-ручной для нарезания метрической резьбы, одинарные и в комплекте из 2х штук, для сквозных и глухих отверстий.

Окончательное значение количества метчиков в комплекте принимается после проверки условия (стр. 436, [4]):

M_рМ_к

где:

M_р — крутящий момент резьбонарезания, М_кр — критический крутящий момент.

Крутящий момент резьбонарезания (стр. 17, [5]):

М_р=C_m*D^qm*P^ym*Kґ_m*K_з,

где:

C_m=0,27 — коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки и рабочей части метчика,

q_m=1,4 — коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки и рабочей части метчика,

y_m=1,5 — коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки и рабочей части метчика,

Kґ_m=0,8 — коэффициент, учитывающий тип метчика и обрабатываемый материал,

K_з=2,5 -коэффициент, учитывающий влияние затупления метчика, тогда:

М_р= 0,27· 16^1,4·2^1,5·0,8·2,5=74,08 Нм.

Критический крутящий момент, допускаемый прочностью метчика (стр. 17, табл. 1.5, [5]):

M_кр=104 Нм, тогда:

M_рМ_кр,

условие соблюдается, следовательно обработка проводится один инструментом.

Число перьев (стр. 21, табл. 1.10, [5]):

Z=3.

Длина режущей части (стр. 21, табл. 1.9, [5]):

L₁=(68)P,

L₁=7· 2=14мм.

Диаметр переднего торца метчика (стр. 20, [5]):

D_t=D₁-(0,10,15),

D_t= 13,835−0,1=13,735 мм.

Главный угол в плане (стр. 18, [5]):

=arctg[(D-D_t)/2L₁],

=arctg[(16−13,735)/2· 14]=4,62.

Толщина срезаемой стружки (стр. 18, [5]):

A_z=(P/Z) · sin,

A_z=(2/3) · sin4,62=0,05 мм.

Длина калибрующей части (стр. 22, табл. 1.11, [5]):

L₂=16мм.

Резьбу калибрующей части выполняют с обратной конусностью (уменьшение диаметров D, D₁, D₂ в направлении к хвостовику) в пределах (0,040,08)мм на 100 мм. Принимаем значение 0,05 мм.

Диаметр сердцевины и ширины пера (стр. 22, табл. 1.12, [5]):

d_С=(0,38−0,40)d,

b=(0,30−0,32)d,

d_С=0,4· 16=6,4 мм,

b=0,32· 16=5мм.

Передний угол при вершине (стр. 27, табл. 1.14, [5]):

=10

Задний угол (стр. 27, табл. 1.14, [5]):

=5

Принимаем 2х радиусный профиль стружечных канавок:

Рисунок 11- Профиль стружечных канавок метчика и зубьев фасонной фрез Размеры профиля стружечных канавок (стр. 23, табл. 1.13, [5]):

d_C=9,0,

z=4,

x=4,32,

y=2,0,

r=2,0,

H=6,53,

X₁=3,1,

Y₁=10,4,

r1=10,5.

Величина угла скоса определяется по формуле (стр. 25, [5]):

=arctg (H/(L₁+P)),

где:

Н = (0,5 — 0,7)· b — высота скоса, тогда:

Н = 0,5· 4,8=2,4 мм,

= arctg (2,4/(14+2))=8,53.

Величина падения затылка определяется (стр. 27, [5]):

K = (р · D/Z) · tgб,

K = (3,14· 16/3) · tg5=1,46 мм.

Метчики диаметром D = 3 ч 52 мм затылуются (шлифуются) по всему профилю зубьев режущей и калибрующей частей на величину K1 = 0,01- 0,1 мм т. е. затылуются «наостро». При этом образуются задние углы и на боковых сторонах зубьев. Это приводит к резкому уменьшению налипания металла на боковые стороны зубьев метчика, снижению силы трения и уменьшению крутящего момента.

Принимаем:

K₁ = 0,05 мм.

Класс точности метчика — 4 (стр. 30, табл. 1.15, [5]).

Поле допуска на средний диаметр резьбы гайки степени точности 7H по ГОСТ 16 093–2004:

TD₂₍₇₎=0,265 мм.

Допуск на средний диаметр резьбы метчика (стр. 30, [5]):

TD₂ = 0,2· TD₂₍₇₎,

TD₂ = 0,2· 0,265=0,053 мм.

Нижнее отклонение на D2 согласно 4 классу точности (стр. 33, табл. 1.18, [5]):

ei_D2 = +0,7 TD₂₍₇₎,

ei_D2 = 0,7· 0,265=0,1855 мм.

Средний диаметр резьбы метчика (стр. 30, [5]):

D₂ = (D₂+ ei_D2+ TD₂) — TD ,

D₂ = (14,701+0,1855+0,053)-0,053=14,8865 мм.

Верхнее отклонение (стр. 33, [5]):

es_D2 = ei_D2 + TD₂,

es_D2 = 0,1855+0,053=0,2385 мм.

Гарантированный запас на износ по среднему диаметру (стр. 34, [5]):

?₂ = es_D2 — ei_D2 ,

?₂ = 0,2385−0,1855=0,053 мм.

Разбивка резьбы (стр. 34, [5]):

д₂ = D_2max — es_D2,

где:

D_2max= D₂+ES_D2 — максимальное значение среднего диаметра, тогда:

D_2max =14,701+0,265=14,966 мм, д₂ = 14,966−0,2385=14,7275 мм.

Нижнее отклонение наружного диаметра резьбы метчика (стр. 35, [5]):

ei_D = 0,4· TD₂₍₇₎,

ei_D=0,4· 0,265=0,106 мм.

Допуск на наружный диаметр резьбы метчика (стр. 35, [5]):

TD = 0,3· TD,

TD =0,3· 0,018=0,0054 мм.

Наружный диаметр резьбы метчика (стр. 35, [5]):

d = (D + ei_D + TD) — TD,

d = (16+0,106+0,0054)-0,0054=16,106 мм.

Внутренним диаметром метчик не должен срезать стружку, и поэтому верхнее отклонение es_D1 < 0. Нижнее отклонение ei_D1 не устанавливается, поэтому:

D_{1 max} = D₁=13,835 мм.

Отклонение на угол профиля резьбы назначают с учетом обеспечения симметричности профиля (допуск назначают на половину угла б/2. При шаге резьбы 0,25−5,0 мм допуск на половину угла Tб/2 = ± (40…15)ґ для метчиков класса точности 1, 2, 3 и Тб/2 = ± (80…20)ґ для метчиков класса точности 4.

Для нешлифованных метчиков четвертого класса точности предельные отклонения по шагу равны ± 0,05 мм для всего диапазона диаметров и шагов.

Наружный диаметр (стр. 36, табл. 1.20, [5]):

D= 16,106^+0,173_+0,068.

Средний диаметр (стр. 36, табл. 1.20, [5]):

D₂= 14,8865^+0,119_+0,051.

Внутренний диаметр (стр. 36, табл. 1.20, [5]):

D₁= 13,835^-0,110₀.

Шаг резьбы (стр. 36, табл. 1.20, [5]):

P=20,050 мм.

Предельные отклонения половины угла профиля (стр. 36, табл. 1.20, [5]):

б/2=25ґ.

Рисунок 12 — Схема к определению передних и задних углов в нормальных сечениях на боковых и вершинных режущих кромках заборного конуса метчика.

Диаметр хвостовика (стр. 40, табл. 1.22, [5]):

D₃=12мм.

Размеры квадрата (стр. 40, [5]):

a= 10 мм.

Быстрорежущие машинно-ручные метчики с диаметром D > 12 мм и гаечные диаметром D? 10 мм делаются сварными. Сварной шов располагается на расстоянии L_C от переднего торца:

L_C = L₁ + L₂ + 20 ,

L_C = 16+14+20=50мм.

Длина машинно-ручных метчиков L в соответствии с ГОСТ 3266–81:

L=102мм.

Длина цапфы (стр. 40, [5]):

L_Ц=14мм.

Ширина канавки для выхода шлифовального круга (стр. 40, [5]):

L_К=0.

Глубина отверстия (стр. 40, [5]):

L₁=0.

Длина выхода калибрующей части метчика из отверстия (стр. 40, [5]):

L_В=6мм.

Длина резьбы с полным профилем в заготовке (стр. 40, [5]):

L_Р =16мм.

Расстояние от торца патрона до заготовки (стр. 40, [5]):

L_Т=10мм.

Длина хвостовика, находящаяся в патроне или в цанге (стр. 40, [5]):

L_Хп=29мм.

Длина машинно-ручных метчиков L расчетная (стр. 40, [5]):

L = L_Ц+ L_К+ L₁+L_В+L_Р+L_Т+L_Хn,

L = 14+6+16+10+29=75мм.

Если расстояние L меньше выбранного по ГОСТ, то принимаем гостовское значение. Принимаем:

L=102мм.

Рисунок 13 — Схемы к расчету длины метчика при нарезании резьбы в сквозном отверстии Рисунок 14 — Геометрические размеры метчика Рисунок 15 — Исполнение хвостовика для диаметра метчика больше 5 мм

L=102мм, l=32мм,

t₁=12мм, =6,

l₃=20мм, d₁=12,5 мм,

R=6мм, d₃=11мм.

3.4 Конструкция рассчитанного метчика Режущая часть рассчитанного метчика из быстрорежущей стали Р18, длиною 38 мм, хвостовик из Стали 40Х. Общая длина метчика 102 мм. Метчик имеет 3 пера, канавки между ними изготавливаются фасонной фрезой. Метчик нарезает заданную резьбу М16×2. На конце хвостовика, диаметром 12 мм, который устанавливается в метчикодержатель, выполнен специальный квадрат для передачи момента, размером 10×10мм. Сам метчикодержатель устанавливается в патрон.

4. Проектирование дискового шевера Дисковый шевер находит наибольшее применение и представляет собой цилиндрическое зубчатое колесо, сопряженное с нарезаемым, на боковой поверхности зубьев которого образованы стружечные канавки. Оси шевера и обрабатываемого зубчатого колеса являются скрещивающимися прямыми.

При обработке шевер и колесо вводятся в беззазорное зацепление и образуют винтовую передачу. Шевер приводится во вращение и ведет обрабатываемое зубчатое колесо, насаженное на оправку, свободно установленную в центрах. Как известно, винтовая пара характеризуется точечным контактом зубьев, т. е, мгновенным контактом между шевером и зубчатым колесом, который будет происходить не по линии, как при шевинговании рейкой, а в одной точке. Точки контакта, наблюдаемые в различные моменты времени, образуют на поверхности зуба линию, идущую на боковой поверхности от дна впадины до вершины зуба. Эта линия контакта и будет обработана шевером при неизменном взаимном расположении осей шевера и колеса.

Поэтому, чтобы обработать полностью боковую поверхность зубьев, обрабатываемому колесу сообщают возвратно-поступательное движение вдоль своей оси. После каждого двойного хода колеса происходит радиальная подача, т. е. оси шевера и колеса сближаются до тех пор, пока толщина зубьев обрабатываемого колеса не будет равна требуемой.

Рисунок 16 — Принцип работы дискового шевера

4.1 Начальные данные

— Угол профиля: =20,

— Коэффициент смещения выходного контура: х=0,

— Модуль: m=2,25 мм,

— Число зубьев: z₁=52

— Число зубьев: z₂=36

— Угол наклона режущих зубьев: =0

4.2 Материал шевера Шеверы изготавливается только из быстрорежущей стали марок Р18, Р6М5, Р6М5К5 (стр. 629, [4]).

Так как материал обрабатываемой детали на задан, за материал инструмента примем Р6М5К5, так как она имеет наибольшую износостойкость, прочность и красностойкость по сравнению с остальными марками стали (из за содержания в ней молибдена и кобальта), а значит ею можно обработать даже труднообрабатываемые материалы, но стоит учитывать, что из-за особенностей изготовления и большого количества легирующих элементов эта сталь дороже, чем перечисленные выше.

4.3 Расчет шевера Угол между осями шевера (стр. 413, [6]):

=10.

Угол наклона винтовой линии зубцов шевера на делительном диаметре (стр. 413, [6]):

₀=+,

₀=0+10=10.

Количество зубцов шевера (стр. 413, [6]):

Z₀=(d_max-3m)cos₀/m,

где:

d_max=180мм — максимальный диаметр шевера для модуля 2,25 согласно ГОСТ 8570–80, тогда:

Z₀=(180−3· 2,25)cos10/2,25=75зубьев.

Делительный диаметр шевера (стр. 413, [6]):

D_д0=m· Z₀/cos₀,

D_д0=2,25· 75/cos10=171,35 мм.

Торцевой профильный угол шевера (стр. 413, [6]):

₀=arctg (tg/cos₀),

₀= arctg (tg20/cos10)=20.283.

Диаметр основного цилиндра шевера (стр. 413, [6]):

D_b0= D_д0· cos₀,

D_b0=171,35· cos10=160,72 мм.

Угол подъема винтовой линии на основном цилиндре шевера (стр. 413, [6]):

₀=arcos (cos· sin₀),

₀= arcos (cos20· sin10)=80,61.

Для обеспечения перезаострения профиль нового шевера проектируется как корегированное колесо с положительной величиной смещения. Угол зацепления отличается от номинальной величины угла на Д=1 для =20. =90 для колеса.

Номинальный угол зацепления на начальном цилиндре нового шевера (стр. 413, [6]):

₀₁=+ Д,

₀₁=20+1=21.

Угол наклона зубцов на начальном цилиндре шевера (стр. 413, [6]):

₀₁=arcsin (cos₀/ cos₀₁),

₀₁=arcsin (cos80,61/ cos21)=10,66.

Торцевой угол давления начального круга шевера (стр. 414, [6]):

_t0=arctg (tg₀₁/cos₀₁),

_t0=arctg (tg21/cos10,66)=21,29.

Диаметр начального цилиндра шевера (стр. 414, [6]):

D₀= D_b0/ cos_t0,

D₀=160,72/ cos21,29=172,49 мм.

Угол наклона зубцов на начальном цилиндре колеса (стр. 414, [6]):

₁=arcsin (cos/cos₀₁),

₁=arcsin (cos90/cos21)=0.

Торцевой угол давления на начальном цилиндре колеса (стр. 414, [6]):

_t1=arctg (tg₀₁/cos₁)

_t1=arctg (tg21/cos0)=21.

Делительные диаметры (стр. 414, [6]):

D_д=m· z,

D_д1=2,25· 52=117мм,

D_д2=2,25· 36=81мм.

Диаметры основных цилиндров (стр. 414, [6]):

D_b= D_д· cos,

D_b1= 117· cos20=109,94 мм,

D_b2= 81· cos20=76,11 мм.

Диаметры начальных цилиндров (стр. 414, [6]):

D= D_b/cos_t1,

D₁= 109,94/cos21=117,76 мм,

D₂= 76,11/cos21=81,52 мм.

Длина линии зацепления в процессе шевингования (стр. 415, [6]):

Межосевое расстояние (стр. 415, [6]):

А=0,5m (z1+z2),

А=0,5· 2,25· (52+36)=99мм.

Угол зацепления в зубчатой передаче (стр. 415, [6]):

_t=arcos[(D_b1+D_b2)/2A],

_t=arcos[(109,94+76,11)/2*99]=20.

Длина активной линии зацепления сопряженных колеса и шестерни (стр. 415, [6]):

где:

D_a= D_д+2m,

где:

Da — основной диаметр колеса, тогда:

D_a1=117· 2·2,25=121,5 мм,

D_a2=81· 2·2,25=85,5 мм, тогда:

11,48 мм.

Радиус кривизны в точке начала активной части профиля зубцов колеса (стр. 415, [6]):

Необходимое перекрытие активной части профиля зубьев колеса в процессе шевингования (стр. 415, [6]):

Д_l=0,15m/sin_t,

Д_l=0,15· 2,25/sin20=0,9868 мм.

Наибольший радиус профиля зубца шевера с учетом перекрытия обработкой активной части профиля колеса (стр. 415, [6]):

₀=sin₀(L-(₁-Д_l)/sin),

₀=sin90(54,33-(14,38−0,9868)/sin80,61)=40,76 мм.

Диаметр друга выступов шевера (стр. 415, [6]):

Величина радиального зазора между шевером и шестерней (стр. 416, [6]):

2Д_r?0,2m,

2Д_r?(D_д+D_д0)-(D_a0+D_f),

где:

D_f=D_д— 2· 1,2·m,

где:

Df — диаметр по впадинам, тогда:

D_f1=117−2· 1,2·2,25=111,6 мм,

D_f2=81−2· 1,2·2,25=75,6 мм, тогда:

2Д_r?0,2· 2,25=0,45,

2Д_r1?(117+171,35)-(+111,6)=0,97,

2Д_r2?(81+171,35)-(+75,6)= 0,97, тогда:

0,97?0,45, условие выполняется.

Шаг по нормали на начальных цилиндрах шевера и колеса (стр. 416, [6]):

P=р· cos·D₁/z₁,

P=р· cos0·117,76/52=7,11 мм.

Толщина зуба шевера по делительному кругу, тогда:

Sд0=0.5· р·m,

S_д0=0,5· р·2,25=3,53 мм.

Высота головки зубца шевера (стр. 416, [6]):

H_a0=1,1m,

H_a0=1,1· 2,25=2,75 мм.

Торцевой угол давления на внешнем диаметре шевера (стр. 416, [6]):

_at0=acrcos (D_b0/D_a0),

_at0=acrcos (168,75/187,41)=25,76

Угол наклона зубца на внешнем диаметре шевера (стр. 417, [6]):

_a0=arctg (D_a0· tg₀/D_д0),

_a0=arctg (178,65· tg10/171,35)=10,92.

Толщина зубца на вершина шевера по нормали (стр. 417, [6]):

S_a0=D_a0 cos_a0 (S_д0/(D₀· cos₀₁)+inv _to-inv _at0),

S_a0=187,41· cos10,92· (3,53/(181,04· cos8,76)+inv 21,23-inv 25,76)=1,79 мм.

Для дальнейших расчетов необходимо рассчитать заточенный шевер:

Угол зацепления приработанного шевера на начальном цилиндре ₀₂=-Д:

₀₂=19

Угол наклона зубцов на начальном цилиндре шевера (стр. 417, [6]):

₀₁ґ=arcsin (cos₀/ cos₀₂),

₀₁ґ=arcsin (cos80,61/ cos19)=9,94.

Торцевой угол давления начального круга шевера (стр. 417, [6]):

_t0ґ=arctg (tg₀₁/cos₀₁),

_t0ґ=arctg (tg19/cos9,94)=19,27.

Диаметр начального цилиндра шевера (стр. 417, [6]):

D₀ґ= D_b0/ cos_t0ґ,

D₀ґ=160,72/ cos19,27=170,25 мм.

Угол наклона зубцов на начальном цилиндре колеса (стр. 417, [6]):

₁ґ=arcsin (cos/cos₀₁ґ),

₁ґ=arcsin (cos90/cos19)=0.

Торцевой угол давления на начальном цилиндре колеса (стр. 417, [6]):

_t1ґ=arctg (tg₀₁ґ/cos₁ґ),

_t1ґ=arctg (tg19/cos0)=19.

Делительные диаметры (стр. 417, [6]):

D_дґ=m· z,

D_д1ґ=2,25· 52=117мм,

D_д2ґ=2,25· 36=81мм.

Диаметры основных цилиндров (стр. 418, [6]):

D_bґ= D_д· cos,

D_b1ґ= 117· cos20=109,94 мм,

D_b2ґ= 81· cos20=76,11 мм.

Диаметры начальных цилиндров (стр. 418, [6]):

Dґ= D_b/cos_t1ґ,

D₁ґ= 109,94/cos19=116,27 мм,

D₂ґ= 76,11/cos19=80,49 мм.

Длина линии зацепления в процессе шевингования (стр. 418, [6]):

Межосевое расстояние (стр. 418, [6]):

Аґ=0,5m (z1+z2),

Аґ=0,5· 2,25· (52+36)=99мм.

Угол зацепления в зубчатой передаче (стр. 418, [6]):

_tґ=arcos[(D_b1ґ+D_b2ґ)/2Aґ],

_tґ=arcos[(109,94+76,11)/2*99]=20.

Длина активной линии зацепления сопряженных колеса и шестерни (стр. 418, [6]):

где:

D_aґ= D_дґ+2m,

где:

Da — основной диаметр колеса, тогда:

D_a1ґ=117· 2·2,25=121,5 мм,

D_a2ґ=81· 2·2,25=85,5 мм, тогда:

11,48 мм.

Радиус кривизны в точке начала активной части профиля зубцов колеса (стр. 418, [6]):

Необходимое перекрытие активной части профиля зубьев колеса в процессе шевингования (стр. 418, [6]):

Д_lґ=0,15m/sin_tґ,

Д_lґ=0,15· 2,25/sin20=0,9868 мм.

Наибольший радиус профиля зубца шевера с учетом перекрытия обработкой активной части профиля колеса (стр. 418, [6]):

₀ґ=sin₀(L-(₁ґ-Д_lґ)/sin),

₀ґ=sin90(52,14-(14,38−0,9868)/sin80,61)=38,6 мм.

Диаметр друга выступов шевера (стр. 419, [6]):

Величина радиального зазора между шевером и шестерней (стр. 419, [6]):

2Д_r?0,2m,

2Д_r?(Dдґ+Dд0ґ)-(Da0ґ+Dfґ),

где:

D_fґ=D_дґ- 2· 1,2·m,

где:

D_f — диаметр по впадинам, тогда:

D_f1ґ=117−2· 1,2·2,25=111,6 мм,

D_f2ґ=81−2· 1,2·2,25=75,6 мм, тогда:

2Д_r?0,2· 2,25=0,45,

2Д_r1?(117+171,35)-(+111,6)=0,91,

2Д_r2?(81+171,35)-(+75,6)= 0,91, тогда:

0,91?0,45, условие выполняется.

Шаг по нормали на начальных цилиндрах шевера и колеса (стр. 419, [6]):

Pґ=р· cos·D₁ґ/z₁,

Pґ=р· cos0·116,27/52=7,02 мм.

Толщина зуба по делительному кругу, тогда:

S_д0ґ=0.5· р·m,

S_д0ґ=0,5· р·2,25=3,53 мм.

Наименьший радиус кривизны профиля зубцов сточенного шевера (стр. 419, [6]):

₀₂=₀ґ-(lґ+Д_lґ)· sin₀/sin,

₀₂=38,6-(11,48+0,9868) · sin80,61/sin90=26,3 мм.

Диаметр друга в точке начала зацепления переточенного шевера (стр. 419, [6]):

D₀₃=

D₀₃=

Диаметр круга ножек шевера (стр. 419, [6]):

D_f0=D₀₃-a,

где:

а=2 при m3, тогда:

D_f0=169,11−2=167,11 мм.

Торцевой угол давления на ножки зубьев (стр. 419, [6]):

_ft0=arcos (D_b0/D_f0),

_ft0= arcos (160,72/167,11)=15,79.

Торцевая толщина ножки зуба (стр. 420, [6]):

S_ft0=D_f0(S₀ґ/(D₀ґ· cos₀)+inv t₀+inv _ft0),

S_ft0=167,11 · (3,46/(170,25· cos0)+inv 19,27+inv 15,79)=4,06 мм.

Ширина впадины зубцов по кругу ножек (стр. 420, [6]):

T_f=рD_f0/Z₀-S_ft0,

T_f=р· 167,11/75−4,06=2,94 мм.

Диаметр сверла для сверления отверстий под вход гребенки (стр. 420, [6]):

D_св=T_f+(2…2,5),

D_св=2,94+(2…2,5)=5мм.

Ширина шевера для параллельного метода шевингования, для диаметра шевера 180 мм (стр. 420, [6]):

В=20мм Так как заданная степень точности шевера — 7, то класс шевера В, тогда шероховатость боковых поверхностей зубьев Ra 0.4, опорных торцевых поверхностей Ra 0.4, поверхности посадочного отверстия Ra 0.32 (стр. 429, [6]).

Рисунок 17- Геометрические размеры посадочного отверстия, ГОСТ 8570–80

Рисунок 18 — Форма и размеры стружечных канавок шеверов Принимаем (стр. 431, [6]):

n=10,

l=0,6 мм.

4.4 Конструкция рассчитанного шевера По результатам расчета, проектируемый шевер имеет 75 зубьев, с модулем 2,25. Основной, делительный диаметр, диаметр вершин и впадин шевера определены в ходе проектирования. Посадочное отверстие и форма стружечных канавок выполнены согласно ГОСТ 8570–80. Шевер может устанавливаться в зажимном устройстве или в специальной оправке. Шевингуемые колеса устанавливаются свободно в центрах и прижимаются к шеверу с необходимым для процесса резания усилием.

5. Проектирование инструментального блока Системы инструментальной оснастки предназначены для компоновки функциональных единиц — инструментальных блоков (комбинаций режущего и вспомогательного инструмента), каждый из которых предназначен для выполнения конкретного технологического перехода обработки данной детали на конкретном станке. Важным этапом является стандартизация присоединительных поверхностей инструмента и станка.

Блоки представляют собой взаимозаменяемую сборочную единицу, обеспечивающую быструю смену ее в борштанге в процессе эксплуатации или заточки режущих элементов.

Инструментальные блоки, устанавливаемые в шпинделе, должны обеспечить статическую точность, приведенную к вылету режущих кромок, в соответствии с допустимым биением режущих кромок для данного инструмента.

Вспомогательный инструмент изготавливают из стали 18ХГТ с цементацией и закалкой до 53…57 HRC. Гайки и винты делают из стали 40Х с термообработкой до твердости 37…41,5 HRC. Корпус инструментального блока и оправку рекомендуется изготавливать из сталей 45 или 40Х.

Инструментальный блок состоит из корпуса с коническим посадочным местом 7:24 для установки в шпинделе, и центральным отверстием для установки в нем оправки с насадным перьевым сверлом. Регулировка вылета инструмента производится за счет изменения местоположения гайки с трапецеидальной резьбой.

Точность обработки зависит от погрешности инструментальных блоков. Точность инструментальных блоков регламентируется допустимым радиальным биением. Для развертки допустимое биение режущих кромок составляет 0,071 мм.

Статическая точность может быть получена правильным выбором конструкции и точности изготовления вспомогательного инструмента при соответствующей точности изготовления режущего инструмента. Биение режущих кромок инструмента в системе координат станка рассматривается как замыкающее звено в сложной размерной цепи, образованной отклонениями линейных и угловых размеров элементов вспомогательного инструмента.

5.1 Исходные данные

— Инструмент — развертка,

— D0=34Н6,

— L0=40мм,

— Обрабатываемый материал — Cталь 35X,

— L1=195мм,

— L2=230мм,

— L3=220мм,

— Kонус 7:24 — № 50,

— Tочность конуса 7:24 — АТ4,

— Tочность цилиндрического соединения 7:24 — IT4,

— T0=0,15 мм,

— S0=1,4мм/об.

5.2 Выбор материала Данный инструментальный блок предназначен для установки развертки диаметром 34 мм. Разворачивание отверстия происходит в детали из Стали 35Х. Машинные насадные развертки для обработки данного материала могут изготавливается из быстрорежущей стали Р6М5, Р9, Р18, или с ножами из твердого сплава ВК6, ВК8, Т5К6 (стр. 404, [4]).

Таким образом, материалом развертки принимаем более дешевую по сравнению с твердосплавными материалами быстрорежущую сталь. За материал развертки примем сталь Р18, так как она имеет наибольшую износостойкость и хорошую прочность по сравнению с вышеперечисленными сталями из-за наибольшего содержания вольфрама в ней.

5.3 Расчет инструментального блока Степень точности изготовления конических поверхностей 7:24 — АТ4. Биение цилиндрического отверстия относительно конуса 7:24 на корпусе патрона 0,062 мм.

Радиальное биение цилиндрической оправки обусловливается следующими погрешностями:

— биением конического отверстия в шпинделе (погрешность векторная, равная 0,004 мм, внутренний конус, поэтому, передаточное отношение А=1);

— перекосом оси шпинделя при вылете 220 мм, равным (погрешность угловая, поверхность шпинделя — цилиндрическая, поэтому, передаточное отношение, действительный вылет шпинделя 220 мм);

— биением цилиндрического отверстия относительно оси хвостовика с конусностью 7: 24 (погрешность векторная 0,001 мм, ,);

— биением оси оправки при установке ее в корпусе (погрешность угловая, ,).

Таблица 4 — Данные для расчета биения оправки (стр. 390, [9]):