в проекте. На какой оправке выполняется операция. Сколько заготовок
фрезеруют одновременно? Число оборотов шпинделя при конкретном D
фрезы, минутная подача sm. Определить sz= sm/n. z. Определить время об-
работки одной заготовки.
6. Операция фрезерования стружечных канавок: станок, приспособление,
настройка станка на шаг винтовой линии канавок сменными зубчатыми
колесами. Подобрать зубчатые колеса для своего случая. Применяемые
дисковые фрезы для этой операции, размеры, геометрия. Как
устанавливается дисковая фреза относительно заготовки на станке? Какие
операционные размеры задаются на этой операции? Допуск на окружной
шаг? Радиальность передней поверхности? Допуск на шаг спирали?
Шероховатость обработанных поверхностей? Рассчитать машинное время на
фрезерование всех канавок Вашей фрезы.
7. Операция снятия неполных зубьев у обоих торцов фрезы. На каком
станке? Каким инструментом: тип, диаметр, материал, как закреплен на
станке? Как создаются относительные движения заготовки и инструмента?
Какие зубья снимают полностью, а какие частично? Как это задать на
операционном эскизе? Число оборотов фрезы? Нарисовать эскиз наладки со
всеми размерами и требованиями.
8. Операция токарного затылования. На каком станке выполняется
(модель, изготовитель, техническая характеристика, кинематическая
схема, эскиз кулачка)? Нарисовать станок вид сверху с основными
- 3 -
размерами для своего плана. Как настраивают станок для Вашей
заготовки? Какие гитары сменных зубчатых колес приходится настраивать,
с какой точностью? Рассчитать настройку станка для своего случая.
Какие затыловочные резцы применяют для ЧШФ? Их конструкция и
геометрия. Какой профиль задается на операционном эскизе вместо
точного, окончательного? Какие припуски оставляются по толщине зуба?
Какая точность по tn разрешается? Шаблоны для измерения профиля на
этой операции. Нарисуйте шаблоны и резцы для Вашего случая.
Режимы резания при токарном затыловании: n для ЧШФ определенного D,
подача на глубину в начале каждого прохода; сколько проходов
необходимо для затылования вершин зубьев, затылования правой и левой
стороны зубьев, прорезки дна. Какая длина каждого прохода с учетом
перебега, время холостого прохода после режущего. Суммарное время
затылования одной фрезы.
Какие оправки используют для установки ЧШФ при токарном затыловании?
Нарисовать эскиз оправки со всеми размерами для возможности нарисовать
ее в проекте.
Нарисовать эскиз токарного затылования так, как это обязательно
будет сделано в проекте. На нем показать операционные размеры,
припуски, допуски, требования к точности и шероховатости, чем, что и
как контролировать.
9. Слесарная операция: снятие заусенцев, предварительное клеймение
для т. о.
10. Термическая обработка Вашей ЧШФ: где, в каких ваннах, применяемые
соли, температуры 1-го, 2-го и окончательного подогрева. Время
нагрева, в чем и сколько раз производят отпуск? Какова должна быть HRC
и как она проверяется (на каких поверхностях?). Как очищают инструмент
от соли? Какие дефекты т. о. могут быть? Какие методы т. о. б/р стали
еще возможны?
11. Шлифование посадочного отверстия: на каком станке, его модель,
изготовитель, техническая характеристика. Каким шлифовальным кругом
(размеры, закрепление на шпинделе, правка, характеристика)? Применяемый
цанговый патрон для закрепления заготовки. Точность положения
заготовки относительно оси шпинделя. Взять чертежи патрона или
заэскизировать его. Будет обязательно приведен в проекте.
Режимы шлифования: n заготовки, n шлифкруга, длина хода круга
относительно детали, подача на глубину через сколько проходов?
Величина этой подачи? Сколько проходов делают для снятия припуска и
выхаживания? Как часто измеряют отверстие и чем? Сколько времени
- 4 -
расходуется на шлифование одного отверстия? Как учитывают нагрев
заготовки при шлифовании? Работу ведут всухую или с охлаждением?
Требования к точности отверстия? Его шероховатости? Возможности
разбивки? Как можно повысить точность выполнения отверстия? Расчет
предельных калибров для контроля отверстия. Возможность использования
пневматического контроля для самостоятельной проработки.
Сделать эскиз внутришлифовального станка вид сверху со всеми
размерами для плана цеха.
12. Шлифование торцов ЧШФ: на каком станке, каким методом, как
закрепляется и базируется ЧШФ? Диаметр и ширина круга, как
заправляется, его характеристика. Режимы резания: n круга, n фрезы,
подача, наличие выхаживающих проходов. Сделать эскиз операции со всеми
размерами и требованиями, как в проекте.
Каким другим способом можно шлифовать торцы? Сравнить точность,
шероховатость, время обработки этих двух способов для того, чтобы
выбрать в проекте.
13. Заточка ЧШФ по передним поверхностям зубьев. На каком станке
(его модель, изготовитель, размеры в плане и контур, формулы
настройки). Как настраивают станок на z, Т? Подберите сменные зубчатые
колеса для своей фрезы.
Каким шлифкругом выполняется операция: форма, диаметр, ширина, как
закреплен на станке? Характеристика круга. Как установлен круг
относительно детали, какой стороной круга затачивают переднюю
поверхность? Режимы заточки: n круга, v стола, длина хода стола,
величина подачи на двойной ход стола после 1 полного оборота фрезы?
Число выхаживающих проходов. Время на заточку 1 фрезы. Сколько штук
фрез можно затачивать одновременно на 1 оправке?
Эта операция будет обязательно нарисована в проекте, поэтому
подробно выполните эскиз операции и покажите выполняемые размеры и
требования. Возможно потребуется 2 проекции!
На каких приборах измеряют погрешность окружного шага канавок tокр,
погрешность шага спирали Т, отклонения от радиальности передней
поверхности? Зарисуйте эскизы этих проверок. Каковы допуски на эти
параметры в Вашем случае?
14.Шлифование-затылование профиля зубьев фрезы: на каком станке
выполняют шлифование профиля ЧШФ (фирма, модель, техническая
характеристика, контур станка в плане и размеры, кинематическая схема,
формулы настройки). Как настраивают этот станок на осевой шаг, число
зубьев z, шаг спирали Т, величину затылования k? Настройте станок для
Вашего случая.
- 5 -
Приспособление на суппорте станка для привода шлифовального шпинделя
(фортунки) и приспособление для правки шлифовального круга. Взять
чертежи или заэскизировать для своего проекта.
Режимы шлифования профиля: n ЧШФ, n круга, длина и время осевого
перемещения круга относительно фрезы, время обратного хода, подача
круга на фрезу после двойного прохода, время шлифования с подачей,
время выхаживания, количество и время остановок на измерения, общее
время обработки одной фрезы. Размеры круга и его характеристика.
Шаблоны для предварительного контроля ЧШФ, зарисуйте или получите
чертежи.
Изучите и опишите правку шлифкруга с помощью приспособления,
установленного на станке. Как устанавливают алмаз на R, R1, Xo, Yo?
Какова точность такой установки? Какое приспособление позволдяет
править круг по копиру? Изучите как правят круг на станке фирмы REFORM
при шлифовании эвольвентно-шлицевых протяжек. Это можно взять в
качестве самостоятельной разработки в своем проекте.
Накатные ролики для правки шлифовального круга, используемые при
шлифовании ЧШФ. Их конструкция, материал, чертежи.
15. Контроль профиля ЧШФ на проекторе: модель проектора, его
изготовитель, техническая характеристика, эскиз контроля. Под каким
увеличением производят контроль. Как и с какой точность чертят
увеличение профиля? Контрольные точки рассчитывают на ПК, есть
программа. Как оценивают отклонения профиля фрезы от увеличения
(цифровая индикация)? С какой точностью можно оценить погрешности
профиля.
16. Маркировка фрезы с помощью пантографа и травления. Зарисуйте
устройство, дайте его техническую характеристику. Каким лаком
покрывают поверхность? Какой кислотой травят?
Руководитель проекта и практики на МИЗ"е
к. т.н., доцент
19 января 2005г.
Нешика
Возможное название темы дипломного проекта с использова-
нием переданного материала фирмы Хертель:
1) Разработка системы твердосплавного комбинированного инструмента
для обработки отверстий, САПР и АСТПП для нее.
2) Участок цеха сборного инструмента с разработкой системы твердосплав-
ных зенкеров.
На Ваше рассмотрение и решение
Д. Семенченко
24 января 2005г.
- 1 -
1. ПРЯМОБОЧНЫЕ ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки, ступицы колес, втулки крестовин
и другие детали часто соединяются с валами с помощью шлицевых
соединений как неподвижно, так и подвижно. Они обеспечивают передачу
значительных крутящих моментов и взаимозаменяемость, высокую
износостойкость.
Размеры прямобочных шлицевых соединений регламентированы ГОСТ
1139-80, а допуски на них даны в СТ СЭВ 187-75. Детали иностранных
машин и станков выполнены по стандартам ASA, BNA, DIN, UNI, что
увеличиват номенклатуру шлицевых валов и втулок в несколько раз и
требует проектирования и изготовления специального инструмента для
них.
Имеется три серии стандартных соединений: легкая, средняя и тяжелая
в диапазоне наружных диаметров от 14 до 125мм, и с числом зубьев
6,8,10,16 и 20. Тяжелая серия отличается больше высотой шлицев и
меньшей их толщиной. На рис.1 представлены геометрия и основные
размеры шлицевых втулок и валов, численные значения которых даются в
таблицах ГОСТ 1139-80.
Фаски f и радиусы r играют важную роль, гарантируя соединение втулки
с валом. Боковые стороны каждого зуба должны быть параллельны оси
симметрии зуба до пересечения с окружностью диаметра d.
Имеется три вида центрирования втулки на валу шлицевого соединения:
- 2 -
Исполнение А - по внутреннему диаметру d и по ширине шлицев b. Для
этого прямолинейные стороны шлица должны доходить до диаметра d, а
переходная кривая может доходить до диаметра d1, образуя канавку.
Центрирование по d происходит только на участке шириной "а";
Исполнение В - по наружному диаметру D и по ширине шлицев b. По
внутреннему диаметру d в соединении втулки с валом предусмотрен
большой зазор, к котором должна разместиться переходная кривая r. В
стандарте задан минимальный внутренний диаметр вала d1, по которому и
рассчитывается червячная фреза.
Исполнение С - только по ширине шлицев b, тогда как по диаметрам D и
d предусмотрен большой зазор. Такое соединение применяется в частности
для карданных валов автомобилей, которые подвергаются значительным
перемещениям в осевом и в радиальном направлениях.
В ГОСТ"е указано, что валы соединений тежелой серии исполнения А
методом обкатки не изготовляются.
Поля допусков шлицевых валов, предусмотренные стандартом даны в
табл.1.
Таблица 1
--
Квалитет Основное отклонение
d e f g h js k m n
--
5 g5 js5
6 g6 (h6) js6 n6
7 f7 h7 js7 k7
8 d8 e8 f8 h8
9 (d9) e9 f9 h9
10 d10 (h10)
--
Поля допусков втулок даны в табл.2
Таблица 2
--
Квалитет Основное отклонение
D E F G H Js
--
6 H6
7 H7
8 F8 H8
9 D9 F10 Js10
---
- 3 -
Квалитеты точности 5, 6 и 7 по b могут быть обеспечены только
шлифованием, а не лезвийным инструментом. Из указанных полей допусков
ГОСТ рекомендует ограниченное количество посадок.
Поля допусков нецентрирующих диаметров указаны в табл.3:
Таблицы 3
--
Нецентрирующий Вид центрирования Поле допуска
диаметр Вал Втулка
--
d По D или по b - H11
D По d или b a11 H12
--
2. СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ ШЛИЦЕВ НА ВАЛАХ
Все применяемые способы образования шлицев на валах можно
классифицировать:
* по виду обработки:
- лезвийным режущим инструментом;
- абразивным инструментом;
- обработкой давлением.
* по методу формообразования:
- копированием;
- обкаткой или огибанием.
Все эти способы характеризуются своей областью применения, точностью
и производительностью.
Наибольшую производительность и экономичность имеют продольное
накатывание роликовыми головками методом копирования и поперечное
накатывание плоскими плашками методом обкатки (запатентован как метод
Рото-Фло фирмой Мичиган Тул Ко.-США). Первый способ имеет очень узкое
применение. Конструкция инструмента сложна и трудно регулируема.
Обрабатываемая сталь должна обладать достаточной пластичностью.
Метод Рото-Фло применяют для накатывания только эвольвентно-шлицевых
валов, в том числе и на Волжском автозаводе.
Шлифование шлицевых валов применяют почти в 100% случаев для
обработки центрирующих диаметров после термообработки, а также для
шлифования сторон шлицев валов исполнения А. Только шлифованием
достигают точности 6 и 7 квалитетов на специальных шлицешлифовальных
станках.
- 4 -
Обработка лезвийным инструментом методом копирования может
выполняться:
- дисковыми затылованными фасонными фрезами с индивидуальным
делением на 1 окружной шаг с помощью универсальных делительных головок;
- двумя дисковыми фрезами со шлифованным профилем зубьев на
шлицефрезерных полуавтоматах типа Карл Хурт. Деление на окружной шаг
осуществляет точный делительный механизм станка;
- зубодолбежными головками для одновременного долбления всех впадин
шлицевого вала.
Дисковые фрезы для этих способов представлены на рис.2. Профиль
зубьев фрез точно соответствует впадине между шлицами. Передний угол
=0 и при переточках профиль не изменяется. На рис.2а фреза
предназначена для центрирования А, а на рис.2б - для центрирования В.
а) б)
Рис.2 Дисковые фасонные фрезы для нарезания шлицевых валов
копированием
Способ одновременного долбления впадин вала головками с фасонными
резцами, запатентованный фирмой Мичиган Тул как метод Шир-Спид,
схематично показан на рис.3. На станке болтами закрепляется корпус
резцовой головки 1. В этом корпусе выполнены точные радиальные
прямоугольные пазы для установки в них фасонных долбежных резцов 2 (на
схеме покзан только один резец). В штосселе станка 3 закрепляется
заготовка шлицевого вала (или зубчатого колеса). Штоссель совершает
возвратно-поступательные перемещения со скоростью V относительно
долбежных резцов.
- 5 -
Резец 2 имеет наклонный хвостовик, контактирующий своей наоужной
поверхностью с подающим конусом 4 станка, а внутренней поверхностью -
с отводящим конусом 5. При перемещении конуса 4 от кулачкового
механизма резцы перемещаются радиально к центру шлицевого вала,
обеспечивая подачу на 1 двойной ход штосселя. При движении штосселя
вверх резцы немного отводятся от заготовки вала для уменьшения износа
резцов. После достижения полной глубины впадин все резцы отводятся
назад и обработанная деталь снимается со штосселя.
Резцы в конце рабочего хода могут выходить в специально сделанную
канавку или плавно выходить по кривой, что достигается соответствующим
участком на кулачке подачи станка.
Рис.3 Схема зубодолбления всех впадин шлицевого вала
Способ одновременного долбления отличается высокой
производительностью и точностью параметров шлицев по IT8, которая
полностью зависит от точности изготовления инструмента. Высокая
стоимость оборудования и инструмента окупаются только в условиях
массового производства (например автомобильного). В нашей стране
применяется на ВАЗ"е.
- 6 -
Метод нарезания шлицев обкаткой применяется в виде:
* червячного шлицефрезерования;
* долбления долбяками;
* точения обкаточными резцами.
Нарезание червячными шлицевыми фрезами является наиболее
универсальным и распространенным. Его используют для валов всех
способов центрирования как чистовой или как получистовой под
шлифование. В первом случае достигается точность по ширине шлица b по
IT9-IT10, а во втором после шлифования достигается точность по IT7 и
IT6. Фрезерование может осуществляться на зубо - и шлицефрезерных
станках.
На рис.4 показаны типы шлицев валов и соответствующие им профили
зубьев червячных фрез в нормальном сечении:
Рис.4
- 7 -
Тип А - это наиболее простой профиль зубьев фрезы без "усиков", но с
наклонными прямолинейными участками для снятия фасок c на вершинах
шлицев. Он применяется для валов с центрированием по наружному
диаметру de и ширине шлицев b. При нарезании шлицев обкаткой у
основания шлицев получается переходная кривая высотой m, и поэтому
внутренний диаметр di уменьшен на величину m.
Тип В - это профиль зубьев фрезы, обеспечивающий получение у
основания шлицев сопряженного радиуса, начиная от диаметра du до
диаметра di. Это характерно для случая центрирования вала тяжелой серии
с центрированием только по ширине шлицев b.
Тип С - это профиль фрезы с "усиками" и с прямолинейными участками
для снятия фасок с. Применяется в случае центрирования вала по
внутреннему диаметру di и ширине шлицев b. По внутреннему диаметру di
фреза своими усиками прорезает канавки для размещения в них переходной
кривой. Червячная фреза при этом чистовая, окончательно выполняющая
размер b.
Тип D - модифицированный профиль зуба червячной фрезы для валов с
центрированием по внутреннему диаметру di и ширине шлицев b с
припуском s на шлифование по этим параметрам и с протуберанцем у вершин
зубьев. Протуберанец обеспечивает поднутрение боковых сторон шлица у
его основания для выхода шлифовального круга.
Тип Е - профиль зуба фрезы, имеющий не только фасочные кромки, но и
боковые под углами 15град. к оси симметрии. Такой профиль применяется
в случае, когда вал после шлицевого участка имеет ступень большего
диаметра db, которая будет зарезана фрезой при ее выходе.
Тип F - форма зубьев червячной шлицевой фрезы постоянной
установки, которая имеет радиусный участок вершин зубьев диаметром di,
срезающий переходные кривые у оснований шлицев. В зависимости от длины
рабочей части червячной фрезы таких участков может быть: 1, 2 или 3.
Перед нарезанием шлицев одна из впадин между зубьями фрезы
устанавливается точно по оси нарезаемого вала.
Шлицевыми долбяками можно нарезать только относительно короткие валы
или их шлицевые цапфы, причем долбяк должен иметь выход в достаточно
широкую канавку. Это ограничивает применение долбяков, поскольку
преимуществ по точности нарезания по сравнению со шлицевыми фрезами
они не имеют.
ВНИИинструментом разработан и внедрен на ряде машиностроительных
заводов метод шлицеточения обкаточными резцами. Инструмент и деталь в
процессе нарезания работают с перекрещивающимися осями. Используются
обычные шлицефрезерные станки. Число зубьев обкаточного резца
- 8 -
соответствует числу заходов червячной фрезы в каждой рейке которой
имеется только один зуб. Производиельность шлицеточения выше
шлицефрезерования повышается в несколько раз, так как увеличивается
частота вращения стола с заготовкой. Нагрузка на каждый зуб
обкаточного резца выше, а качество обработанной поверхности ниже.
На рис.5 показано относительное положение обкаточного резца и вала:
а) обкаточный резец однорядный и зуб инструмента расположен по оси вала
б) обкаточный резец расположен со смещением зуба инструмента с оси вала
Рис.5 Положения обкаточного резца относительно нарезаемого вала
Положение б) позволяет выполнить обкаточный резец двухрядным и тем
самым несколько разгрузить его зубья.
На рис.6 показана конструкция сборного обкаточного резца, состоящего
из корпуса 1, фасонных резцов с цилиндрическим корпусом 2, крепежными
винтами 3, упирающимися в плоскую лыску корпуса. Профиль резцов
шлифуют фасонным кругом на универсально-заточном станке с
использованием точного поворотного делительного приспособления.
Расчет профиля резцов выполняется в системах трех координат
подвижной и неподвижной. Шлифовальный круг заправляют накатным роликом.
- 9 -
Рис.6 Конструкция сборного обкаточного резца для нарезания шлицевого
вала
Точность нарезанного шлицевого вала соответствует IT9 - IT10.
На основании выполненного обзора способов шлиценарезания был выбран
способ шлицефрезерования червячными фрезами, как наиболее
универсальный и распространенный.
3. ПРОФИЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ ШЛИЦЕВЫХ ФРЕЗ
Проектирование червячно-шлицевых фрез состоит из двух частей:
- расчета координат точек профиля зуба, обеспечивающего получение
прямолинейных сторон шлица валика и фасок по наружному диаметру с
заданной точностью. Это называют профилированием фрезы;
- расчета всех остальных конструктивных и геометрических параметров
фрезы с разработкой рабочего чертежа.
Зацепление червячной фрезы с нарезаемым шлицевым валом моделирует
зацепление однозаходного червяка с червячным колесом с числом зубьев
равным числу шлицев. Оно является пространственным и для упрощения
расчетов заменяется плоским зацеплением криволинейной рейки фрезы с
прямолинейными зубьями вала [8], [9],[10]. Значительно более сложная
методика пространственного профилирования червячно-шлицевых фрез
изложена и в [7] (стр.348-359).
Отличающийся значительной трудоемкостью расчет профиля зубьев
червячной фрезы можно выполнять вручную с помощью калькулятора и
таблиц тригонометрических функций, а также на персональном компьютере.
- 10 -
Рассмотрим сначала первый способ расчета координат профиля
Точность обработки шлицевого вала требует определения координат
профиля фрезы до 0,001мм, поэтому расчет следует выполнять с точностью
до шестого знака и пользоваться 6-значными таблицами
тригонометрических функций и перевода углов из градусов в радианы и
обратно.
Буквенно-цифровые значения допусков на размеры вала заменяют их
чиленными значениями в мм.
Для расчета задан шлицевый вал легкой серии 8х46х50, z=8 с
центрированием по наружному диаметру D и допусками : D=50e8, d1 min=
44,6+0,16 по IT10), b=9f9, фаски f=0,4+0,2.
1) Определим численные значения допусков на размеры вала:
D= 50e8: верхнее отклонение равно -0,05, нижнее отклонение -0,089мм.
d min = 44,6 +0,16 мм.
b= 9f9: верхнее отклонение равно -0,013мм, нижнее отклонение -0,049мм
f=0,4+0,2мм.
2) Расчетные размеры шлицевого вала учитывают допуски на них:
Dр = Dmax - 0,25TD= (50-0,,25.(0,089-0,05)=49,95-0,25.0,039=
= 49,940
dp = dmin + 0,25.Td = 44,6 + 0,25.0,16 = 44,64
bp = bmin + 0,25.Tb = (9-0,049) + 0,25.0,036=8,960
Диаметр окружности, проведенной через начало минимальных фасок:
Df=Dp-2fmin=49,940-2.0,4=49,140; Радиус Rf=0,5.Df=0,5.49,140=24,570.
Расчет профиля зубьев фрезы начинают с определения радиуса начальной
окружности шлицевого вала по формуле:
_________________ ______________________
Rно= Rf - 0,75.bp /4 = 24,57 - 0,75.8,960 /4 =
_________________________ ___________________
= 603,6,75.80,2816/4 = 603,6,0528 = 24,261741
Диаметр начальной окружности Dно=48,523483.
Далее определяем угловой параметр шлица :
sin = bp/Dно = 8,960/48,523483=0,; =10 38' 27"
угол в радианах рад = 0,.
Находим высоту профиля зуба фрезы h от начальной прямой до вершины
h = Rно - dp/2 = 24,261,640/2 =24,262-22,320= 1,942
Определяем ординаты расчетных точек профиля зуба фрезы:
Точку 2 располагаем на расстоянии 0,4мм от
вершины зуба: y2 = h - 0,4 = 1,942-0,4=1,542
Точку 1 располагаем на равном расстоянии между
точками 0 и 2, т. е. y1=y2/2=1,542/2=0,771.
- 11 -
Через эти три точки мы в дальнейшем и будем проводить дугу
заменяющей окружности.
Находим углы обката 1 и 2, соответствующие координатам y1 и y2
профиля зуба ЧШФ:
sin 1 = sin /2 + (sin /2) + y1/Rно
здесь sin /2 = 0,/2 = 0,
(sin /2) = 0,
y1/Rно =0,771/24,261741 = 0,0317784
y2/Rно -1,542/24,261741 = 0,0636669
______________________
sin 1= 0, + 0,+0,0317784 = 0, + 0,2007550=
=0,; угол 1 = 17 04'43" ; 1 радиан=0,.
сos 1 = 0,9559060
sin 2 = 0, + 0, = 0,3608055
угол 1 = 21 08'58"; 2 радиан = 0,; cos 2=0,9326355
Рассчитываем координаты х1 и х2 точек профиля зуба ЧШФ по формуле:
х1 = Rно[sin 1 - sin ).cos 1]=24,261741[(0,-
-0,)-(0,,).0,9559060]=
=24,261741[0,-0,.0,9559060=24,261741.0,=
=0,; х1 = 0б.
х2 = Rно[(sin 2 - sin ).cos 2]=24,261741.[(0,-
-0,)-(0,,).0,9326355]=24,261741[0,
=0,463973
Рассчитываем координаты центра заменяющей окружности:
yo = [(x2 +y2 ).x1 - (x1 +y1 ).x2] / 2(x1y2 - x2y1)
x2 = 0,463973 = 0,; x1 = 0, = 0,
y2 = 1,542 = 2,377764 ; y1 = 0,771 = 0,594441
(x2 + y2).x1 = (0,+2,377764).0,=0,5481452
(x1 + y2).x2 = (0,+0,594441).0,463973=0,
2(x1y2 - x2y1) = 2(0,.1,542-0,463973.0,771)=-0,
- 12 -
yo= (0,,)/-0, = - 3,961357;
xo=(x1 - 2yo. y1 + y1 ) / 2x1=(0,+2.3,961357.0,771+0,594441)/
/2.0,= (0,+6,+0,594441)/2.0,=
= 15,959829;
Радиус дуги заменяющей окружности равен:
__________
ro = xo + yo
xo = 15, = 254, yo = -3,961357 =15,
________________________ ____________
ro = 254,+15, = 270, = 16,444102
Проверяем возможность использования рассчитанной дуги заменяющей
окружности в качестве профиля зуба фрезы. Для этого следует определить
погрешности от замены теоретического профиля дугой окружности в двух
точках: 3 и 4, находящихся между точками 0 и 1, 1 и 2 соответсмтвенно.
Точка 3 тогда будет иметь ординату y3 = y1/2 = 0,771/2=0,386,
точка 4 - ординату y4 = y1 + 0,5.0,771 = 1,157.
Определяем углы обката 3 и 4, соответствующие ординатам y3, y4:
__________________
sin 3 = sin /2 + (sin /2) + y3/Rно =
______________________________
=0, + 0,+ (0,386/24,261741) =0,+0,1563138=
=0,2486402; 3 = 14 23'50"; cos 3 = 0,9685952; 3рад=0,2512789
__________________
sin 4 = sin /2 + (sin /2) + y4/Rно =
______________________________
=0, + 0,+ (1,157/24,261741) =0,+0,=
=0,; 4 = 19 14'00"; cos 4=0,9441849; 4рад=0,
Определяем координаты х3 и х4 контрольных точек:
х3 = Rно[sin 3 - sin ).cos 3] = 24,261741[(0,
- 0,,).0,9685952]=
= 24,261741[0,06556,.0,] = 0,0869424
х4 = Rно[sin 4 - sin ).cos 4] = 24,261741[(0,
-0,32941,).0,9441849] = 0,3215671
- 12 -
Рассчитываем расстояние F3 между точкой х3y3 и центром дуги ro:
_________________ ________________________________________
F3 = (x3-xo) + (y3-yo) = (0,,959829) +(0,386+3,961357) =
________________________
= 251,948529 + 18, = 16,45746
Погрешность от замены профиля дугой окружности в точке 3 равна:
3 = F3 - ro = 16,45,444102 = 0,01336 (что <2/3Tb =0,024)
14) Рассчитываем расстояние F4 между точкой х4y4 и центром дуги ro:
_________________ ________________________________________
F4 = (x4-xo) + (y4-yo) = (0,,959829) + (1,157+3,961357) =
________________________
= 244,5552352 + 26,197578 = 16,454568
15) Погрешность от замены профиля дугой окружности в точке 4 равна:
4 = F4 - ro = 16,454,444102 = 0,010466 (что <2/3Tb =0,024)
Далее рассчитываем остальные параметры шлицевой фрезы
1) Шаг нарезки фрезы в нормальном к виткам сечении:
tn = 3,141592.Dно/z = 3,141592.48,523483/8=19,055123
2) Толщина зубьев в нормальном сечении по начальной прямой:
sn = tn - bp = 19,055,960 = 10,095
3) Габаритные размеры фрезы выбираем по ГОСТ 8027-86:
- наружный диаметр De =90
- общая длина L = 80
- диаметр посадочного отверстия do = 32 H5
- диаметр буртиков dб =50
- ширина буртиков lб =5
- число зубьев (реек) zф =12
4) Величина падения затылка зуба фрезы рассчитывается из условия,
что задний угол по вершине зуба в = 10-11град.:
k = (3,14159.De/zф).tg в = (3,14159.90/12).0,176327=4,15
берем ближайшую величину падения кулачка станка из набора k=4,5
Для возможности шлифования профиля зубьев фрезы предусматриваем
второе падения затылка, равное 1,3k:
k1 = 1,3.4,5 = 6,0
5) Определяем расчетный диаметр фрезы по формуле:
Dд = De - 2h - 0,3k =,942-0,3.4,5=84,766
- 13 -
6) Рассчитываем угол подъема винтовой линии нарезки фрезы:
sin = tn/3,141592.De= 19,055123/3,141592.84,766=0,
= 4 06'10"
cos =0,9974373 ctg = 13,94124
7) Шаг нарезки фрезы по оси равен:
to = tn/cos = 19,055123/0,9974373=19,104081
8) Прoекция нормального шага на осевую плоскость:
tпр= tn. cos = 19,055123.0,9974373= 19,006290
9) Проекция нормальной толщины зуба по начальной прямой на осевую
плоскость:
sпр =sn. cos = 10,095.0,9974373=10,069129
10) Шаг винтовых стружечных канавок:
Т=3,141592.De. ctg = 3,141592.84,766.13,94124=3712,5
На листе N3 показан рабочий чертеж рассчитанной червячно-шлицевой
фрезы. Он выполнен в масштабе 1:1. Профиль фрезы в нормальном сенчении
сделан в увеличенном до 10:1 масштабе. Для контроля правильности
изготовления фрезы могут нарезать контрольные кольца, измерямые затем
на инструментальном микроскопе, поэтому на чертеже приведены размеры
сечения вала со всеми допусками.
На поле чертежа сделаны пояснения, дополняющие параметры инструмента
на поле чертежа.
По ГОСТ 8027-86 передний угол шлицевых фрез равен 0 , а задний
=8-12. ЧШФ изготовляют из быстрорежущих сталей по ГОСТ ,
причем для марки Р6М5 твердость после закалки и отпуска HRCэ=63...66,
а для фрез из быстрорежущих сталей с содержанием ванадия более 3% и
кобальта 5% и более на 1-2 HRCэ более.
Шероховатость поверхностей фрезы должна быть следующей:
- отверстия Ra=0,32 или 0,63мкм
- передняя поверхность фрез классов А и В - Ra=0,63мкм
- задние поверхности зубьев: кл. А Ra=0,32...0,63мкм, а кл. В 0,63мкм
- диаметр буртиков HRCэ=0,32...0,63мкм
- торцовые поверхности буртиков HRCэ=0,63мкм.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРВЯЧНО-ШЛИЦЕВЫХ ФРЕЗ НА КОМПЬЮТЕРЕ
Для расчета используется управляющая программа ex1.exe из пакета
файлов PROF по профилированию зуборезного инструмента, входящего САПР,
разработанную на Московском инструментальном заводе "МИЗ" [11].
Для ввода в ПК делают преварительные расчеты, совпадающие с описанными
выше, а именно:
- 14 -
* определяют расчетные размеры шлицевого вала;
* рассчитывают диаметр начальной окружности;
* устанавливают высоты расчетных точек профиля зуба фрезы.
Повторим эти расчеты и введем условные обозначения параметров,
которые используются для ввода их в компьютер.
1) Определение расчетных размеров обрабатываемого шлицевого вала:
- расчетный наружный диаметр DR = Dmax - 0,25.TD;
- расчетный внутренний диаметр DiR = Dimax - 0,5TDi.
Фактически расчет профиля зуба шлицевой фрезы всегда ведут, беря за
внутренний диаметр шлицевого вала разрешаемую по ГОСТ"у его
минимальную величину D'i, которая учитывает неизбежную при нарезании
вала червячной фрезой значительную переходную кривую. Если
центрирование шлицевого соединения осущестляется по наружному
диаметру, под внутренним диаметром вала понимается его минимальное
значение, т. е. DiR = D'iR. Наибольший внутренний диаметр тогда
определяют: Dimax = D'i + IT11,
а расчетный внутренний диаметр: Di'R= D'i + 0,5.IT11.
Если центрирование соединения производится по внутреннему диаметру
Di, то DiR = Dimax - 0,5TDi. Его используют только для определения
высоты усика зуба фрезы: HU= 0,5(DiR - Di'R).
- расчетная ширина шлица BR = Bmin + 0,25TB.
В программе расчета число шлицев обозначается N и записывается как
N=6.000 или N=8.000.
Расчетная фаска FR = Fmin + 0,5TF.
Радиус окружности, проведенной через расчетные фаски RF=0,5Dmax - FR.
Диаметр DF = 2RF.
Радиус окружности, проведенной через минимальные фаски RFmin=
=0,5Dmax-Fmin. Диаметр DFmin = 2RFmin.
2) Расчет диаметра начальной окружности шлицевого вала DHO:
DHO = 2 RF = 0,75 BR /4
Полученный результат округляем до 3 или 4 знака после запятой.
3) Расчет высот расчетных точек профиля зуба фрезы:
- высота зуба от вершины до начальной прямой:
H = 0,5(DHO - Di'R);
- высота первой расчетноq точки:
H1 = H - 0,4;
- высота третьей расчетной точки:
Н3 = 0,4;
- 15 -
- высота четвертой расчетной точки Н4 = 0;
- высота пятой расчетной точки Н5 = HU = 0,5( DiR - Di'R).
В компьютер необходимо ввести следующие параметры в указанном
порядке, отделяя целую часть числа от дробной точкой:
A1 = DHO например 48.4844
А2 = BR - " - 7.9435
A3 = N - " - 8.0000
A4 = H - " - 4.4522
A5 = H1 - " - 4.0522
A6 = H3 - " - 0.4000
A7 = H4 - " - 0.0000
A8 = H5 - " - 1.2037 для фрез без усиков Н5 = 0.0000
A9 = DF - " - 48.970
A10=DFmin - " - 48.970 (повторяют величину DF, в противном случае
программу компьютер не выполняет!)
A11 = Dmin - " - 49.710
A12 = Bmin - " - 7.929
A13 = F1 - " - 0.000 (если замену теоретической кривой следует
делать дугами двух окружностей. При
замене дугой одной окружности - 1.000)
Эти данные можно вводить отдельным файлом, открываемым под
наименованием ex1.id, который имеется в директории PROF. Их можно
вводить последовательно и непосредственно.
Для выполнения расчета включаем компьютер, соединенный с включенным
принтером. На панели Нортон Командер (в оболочке MS DOS) находим файл
ex1.exe и наступаем на него +ENTER. В диалоговом режиме отвечаем на
вопросы программы расчета:
- номер чертежа (печатаем размер вала, например 8f10x42h7x50c11 z8);
- номер заказа (печатаем номер задания и номер группы);
- форма введения исходных данных (отдельным файлом или заполнением
последовательно каждого их 13 исходных вручную).
После подтвердения правильности введения исходных данных и команды
ENTER, компьютер автоматически выдает результаты расчета. Если
результаты списываются с монитора вручную, то после команды ENTER
следует нажать кнопку Pause. В этом случае резульаты списываем по
частям.
Использованная литература:
1. ГОСТ 1139-80 - Соединения шлицевые прямобочные. Размеры.
М.,Госстандарт СССР, 1980.
2. СТ СЭВ 187-75 - Соединения шлицевые прямобочные. Допуски.
М.,Госстандарт СССР, 1977.
3. , - Зубчатые соединения. Справочное
пособие., Л.,"Машиностроение" Лен. отделение, 1976
4. Samputensili - Зуборезные инструменты. Каталог фирмы. Болонья,
Италия, 1990 (англ.).
5.Elli, Zerboni & Co. - Frese e creatori - Catalogo N.962 F - Torino
6. - Профилирование обкаточных резцов, расположенных
со смещением при нарезании зубчатых (шлицевых) валов - Сборник трудов
ВНИИинструмента., М., ОНТИ-ВНИИ, 1976.
7. и - Расчет и конструирование металлорежущих
инструментов с применением ЭВМ., М., "Машиностроение", 1975
8. -Расчеты зуборезных инструментов, М.:Машиностроение,
1969 стр.208-233
9. , , и
др.-Металлорежущие инструменты. Учебник для ВУЗ"ов. М.:
Машиностроение,1989 стр.254-266
10. , , - Проектирование
металлорежущих инструментов, М.:Машиностроение, 1963
11. -Система автоматического проектирования зуборезного
инструмента. Часть 2, Методические указания, рукопись, кафедра АССИ,
1999
12. - Приспособления для изготовления металлорежущего
инструмента - М.:"Машиностроение", 1977
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
