Специальный инструмент

Специальный инструмент ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по дисциплине.

«Режущий инструмент».

1.017.00.00.ПЗ.

Содержание Введение.

1. Расчет протяжки для цилиндрического отверстия Исходные данные.

1.1 Выбор конструктивного исполнения протяжки и её материала.

1.2 Определение размеров гладких частей протяжки.

1.3 Расчет режущей части.

1.4 Определение параметров калибрующей части.

1.5 Определение геометрических параметров зубьев.

1.6 Выбор протяжного станка.

1.7 Определение общей длины протяжки.

2. Расчет червячной зуборезной фрезы Исходные данные.

2.1 Конструктивное исполнение и материал фрезы.

2.2 Выбор геометрических параметров.

2.3 Определение основных конструктивных параметров фрезы.

2.4 Определение профиля зубьев в нормальном и осевом сечениях.

2.5 Определение длины фрезы.

2.6 Определение размеров элементов крепления фрезы Заключение Список использованных источников.

Введение

Основными задачами курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных студентами на лекциях и в процессе самостоятельного изучения, применение этих знаний для решения практических задач проектирования специального металлорежущего инструмента, а также обоснование выбора инструмента из стандартного для изготовления конкретных деталей на конкретном металлорежущем оборудовании.

Режущие инструменты — это орудия производства, конечная составная часть металлорежущих станков, находящаяся в контакте с обрабатываемой заготовкой. Назначение режущих инструментов — снятие припуска и формирование поверхности и размеров детали в соответствии с техническими требованиями рабочего чертежа.

В данной курсовой работе необходимо спроектировать протяжку для цилиндрического отверстия и червячную зуборезную фрезу.

Протягивание является одним из наиболее эффективных видов обработки металлов резанием. Протяжки являются сложным, высокопроизводительным, многолезвийным и дорогостоящим специальным инструментом, изготовляемым для обработки определенных деталей. Выбор параметров протяжек зависит от размеров обрабатываемой детали и протяжного станка.

Червячные фрезы применяют для обработки прямозубых, косозубых и шевронных цилиндрических колес, а также для нарезания зубьев червячных колес с различными видами зацепления. Червячная фреза как инструмент получается из червяка путем прорезания канавок, образующих переднюю поверхность зубьев и пространство для размещения стружки и затылования зубьев для создания задних углов по всему контуру.

протяжка червячный зуборезный фреза.

1. Расчет протяжки для цилиндрического отверстия Исходные данные: Номер варианта -2. Данные о протягиваемой детали: диаметр предварительно полученного отверстия Do=11,5 мм; диаметр отверстия после протягивания D=12Н7 мм; длина протягивания L0=24 мм; материал детали — сталь 30ХМ; тип производства — крупносерийное.

1.1 Выбор конструктивного исполнения протяжки и её материала В зависимости от размеров протягиваемого отверстия и типа производства принимаем конструктивное исполнение протяжки — цельная, материал её частей — Р6М5.

1.2 Определение размеров гладких частей протяжки Диаметр хвостовика мм.

Принимаем ближайший меньший стандартный диаметр. мм.

Устанавливаем остальные размеры хвостовика и площадь минимального поперечного сечения Fx мм2, определяющего его прочность (рисунок 1.1): мм; мм; мм; мм; мм; мм; мм2.

Рисунок 1.1 — Хвостовая часть протяжки Диаметр шейки мм.

Диаметр передней направляющей мм.

Длина передней направляющей.

мм.

Длина переходного конуса.

мм.

Полученное значение округляем до целого числа и согласуем его с допустимой величиной (таблица 1.1 [1]). мм.

Диаметр задней направляющей мм.

Длина задней направляющей (таблица 1.2 [1]) мм.

С учетом того, что мм, принимаем мм.

Размеры заднего хвостовика принимаем по таблице 1.3[1]. мм, мм.

1.3 Расчет режущей части Шаг режущих зубьев.

мм.

Рисунок 1.2 — Продольный профиль зубьев Полученную величину округляем до ближайшего большего стандартного значения мм. Поскольку этот шаг режущих зубьев не удовлетворяет условию достаточной жесткости, принимаем мм. Устанавливаем размеры стружечных канавок, принимая наибольшую глубину канавки из ряда значений, которые отвечают принятому шагу зубьев: глубина канавки мм; ширина задней поверхности зуба мм; радиус впадины мм; радиус спинки зуба мм; площадь активной части стружечной канавки мм2 (рисунок 1.2).

Проверяем протяжку на достаточную жесткость.

мм.

условию достаточной жесткости выполняется.

Максимальное и минимальное число одновременно работающих зубьев.

; .

Найденные значения округляем до ближайшего меньшего целого числа.

; .

Полученные значения находятся в допустимых пределах (;).

Определяем толщину среза, допускаемую по размещению стружки в канавке в предположении, что протяжка работает по групповой схеме.

мм.

Коэффициент заполнения стружечной канавки принимаем по таблице 1.4 [1] для групповой схемы резания. Полученный результат округляем с точностью до третьего знака после запятой так, чтобы последняя цифра была 0 или 5. мм.

Наибольшая сила, допускаемая хвостовиком.

Н, где — допускаемое напряжение на разрыв материала хвостовика. Поскольку протяжка цельная, то для хвостовика из быстрорежущей стали МПа.

Наибольшая сила, допускаемая прочностью режущей части протяжки Н,.

где — допускаемое напряжение на разрыв материала рабочей части. Для быстрорежущих сталей МПа.

Расчетная допускаемая сила Рp.

В качестве расчетной допускаемой силы принимаем меньшую из и .

Н.

Число зубьев в секции при.

.

— для дальнейшего расчета принимаем групповую схему протягивания.

При использовании групповой схемы предусматриваем выполнение на режущей части черновой, переходной и чистовой частей. При, округляя полученное расчетом значение zc до ближайшего большего целого числа, устанавливаем число зубьев в черновой секции.

Первый зуб черновой секции выполняю с выкружками (рисунок 1.3). Второй зуб секции выполняю круглым с занижением его диаметра на 0,04 мм. Тем самым исключаю возможность его перегрузки из-за погрешности выполнения предыдущего зуба секции. Секции переходной и чистовой частей имеют по два зуба одинакового диаметра при шахматном расположении выкружек.

Рисунок 1.3 — Групповая схема резания с использованием выкружек на зубьях Принимая для черновой части толщину среза, проверяем по таблице 1.8 [1] возможность её использования. мм.

Припуск на обработку.

мм, где — диаметр последнего режущего зуба.

мм, где еs — верхнее отклонение на диаметр получаемого отверстия; - разбивка отверстия. Величину разбивки принимаем по таблице 1.9 [1].

Припуск на переходную часть мм по таблице 2.1 и припуск на чистовую часть мм по таблице 2.2 [1]. Предусматриваем дополнительную секцию из двух зубьев в начале черновой части с уменьшенной вдвое толщиной среза.

Припуск на черновую часть.

мм.

Число черновых секций.

.

Полученный результат округляем до ближайшего меньшего целого числа.

.

Припуск, фактически снимаемый черновыми секциями,.

мм.

Остающаяся часть припуска мм.

Решаем вопрос о присоединении остающейся части припуска к черновой или переходной части.

Поскольку, добавляем к переходной части без увеличения числа переходных зубьев. мм.

Число черновых зубьев .

Толщину среза на переходных секциях аzп, число переходных зубьев zп принимаем согласно таблице 2.1 [1]. мм.

Шаг переходных зубьев мм.

Толщину среза на чистовых секциях аzч, число чистовых зубьев zч принимаем по таблице 2.2 [1]: мм; мм; мм; .

Шаг чистовых зубьев tч, таблица П 4.2 [1]. Размеры профиля зубьев для всех значений шага принимаем одинаковыми в зависимости от. мм; мм; мм; мм; мм; мм, мм; мм; мм; мм.

Длина режущей части Диаметр первого зуба дополнительной секции черновой части.

мм.

Диаметр второго зуба дополнительной секции черновой части.

мм.

Диаметр первого зуба первой основной черновой секции.

мм.

Диаметр второго зуба первой основной черновой секции.

мм.

Диаметр первого зуба второй основной черновой секции.

мм.

Диаметр второго зуба второй секции.

мм.

Диаметры последующих зубьев черновой части. Определяем по аналогии с пунктами 1.3.28 и 1.3.29.

мм.

мм.

мм.

мм.

Диаметр зубьев переходной части.

мм, где dN — диаметр зубьев последней черновой секции; azп1 — толщина среза на переходной секции. Принимаем мм.

Диаметр зубьев первой секции чистовой части.

мм, где dnN — диаметр зубьев переходной секции; azч1 — толщина среза на первой чистовой секции.

Диаметр зубьев второй секции чистовой части.

мм.

Диаметр зубьев последующих секций чистовой части. Определяем по аналогии с пунктом 1.3.33 при выполнении условия, что диаметр последнего чистового зуба .

мм,.

мм,.

мм.

Допускаемая ширина среза.

мм Число режущих секторов на черновых зубьях.

.

Полученное значение округляем до ближайшего большего четного числа.

Ширина выкружек на черновых зубьях.

мм.

Полученное значение округляем до целого числа или числа, оканчивающегося на 0,5. мм.

Радиус выкружек Rв на черновых зубьях и радиус шлифовального круга Rшк. мм; мм.

Проверяем выполнение условия .

Глубина выкружек мм.

Условие выполняется.

Число выкружек на переходных и чистовых зубьях.

.

Полученное значение округляем до ближайшего четного числа.

Ширина выкружек на переходных и чистовых зубьях.

мм.

Полученное значение округляем до целого числа или числа, оканчивающегося на 0,5. мм.

Радиус выкружек на переходных и чистовых зубьях Rв1 и радиус шлифовального круга Rшк1. мм; мм.

Глубина выкружек.

мм.

Проверяем выполнение условия для переходной секции.

Условие выполняется.

1.4 Определение параметров калибрующей части Диаметр калибрующих зубьев мм, Число калибрующих зубьев принимаем по таблице 2.2 [1].

Шаг калибрующих зубьев и размеры стружечных канавок устанавливаем так же, как и для чистовой части.

мм; мм; мм; мм; мм; мм.

Длина калибрующей части.

мм.

1.5 Определение геометрических параметров зубьев Передний угол. Принимаем передний угол в зависимости от обрабатываемого материала: на черновых и переходных зубьях, на чистовых и калибрующих зубьях.

Задний угол на черновых и переходных зубьях, на чистовых зубьях, на калибрующих зубьях .

Задний угол на выкружках .

1.6 Выбор протяжного станка Сила протягивания.

Н.

Необходимая тяговая сила протяжного станка.

Н.

Необходимая длина рабочего хода ползуна станка.

мм.

Выбираем модель протяжного станка в зависимости от Lрх и Qс с учетом типа производства. Модель станка 7612−001.

Техническая характеристика станка Номинальная тяговая сила кН. Наибольшая длина рабочего хода салазок мм. Установочный размер мм. Наибольшая длина протяжки мм. Наибольший диаметр протяжки мм.

1.7 Определение общей длины протяжки Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба.

мм, где — увеличение длины шейки, облегчающее закрепление протяжки на станке; мм в зависимости от размеров обрабатываемой детали и инструмента.

Длина протяжки мм.

Полученный результат округляем до целого числа, оканчивающегося на 0 или 5.

мм.

Допустимая длина протяжки по таблице 1.11 [1] мм.

Проектирования комплекта протяжек не требуется.

2. Расчет червячной зуборезной фрезы Исходные данные: Номер варианта — 58. Данные о нарезаемых зубчатых колесах: модуль мм; числа зубьев;; угол наклона зубьев; степень точности и вид спряжения — 8. Исполнение червячной фрезы чистовая.

2.1 Конструктивное исполнение и материал фрезы При заданном модуле фреза цельная. Её материал быстрорежущая сталь Р6М5, так как проектируется инструмент общего назначения.

2.2 Выбор геометрических параметров Передний угол, так как фреза чистовая. Задний угол на вершине зуба в связи с его выполнением затылованным. Тогда боковой задний угол.

.

где — угол профиля зуба фрезы; .

Величина бокового заднего угла больше, что приемлемо.

2.3 Определение основных конструктивных параметров фрезы Класс точности фрезы А, так как степень точности нарезаемого колеса 8 (Таблица 2 [2]).

Наружный диаметр фрезы мм, как для фрезы цельной, общего назначения типа 2, класса точности, А (Таблица 3 [2]).

Число заходов, так как проектируется чистовая фреза.

Высота головки зуба.

мм.

Высота зуба фрезы.

мм.

Число стружечных канавок (Таблица 5 [2]).

Величина основного затылования.

мм.

Округляя до целого числа, или числа, оканчивающегося на 0,5, принимаем мм.

Так как фреза чистовая, предусматриваем её выполнение со шлифованным профилем и в связи с этим с двойным затылованием. Величина дополнительного затылования.

мм.

Руководствуясь тем же правилом округления, принимаем мм.

Глубина канавки между зубьями.

мм.

Полученное значение округляем до ближайшего большего целого числа. мм.

Радиус закругления дна канавки между зубьями.

мм.

Полученное значение округляем согласно пункту 2.3.7. мм.

Угол канавки между зубьями (таблица 6 [2]).

Расчетный средний делительный диаметр фрезы мм .

Угол наклона винтовой линии на делительном цилиндре.

.

Направление винтовой линии принимаем правое, как для стандартных червячных модульных фрез.

Угол наклона и шаг винтовых стружечных канавок.

мм.

Выполняя в масштабе построение профиля зубьев, графическим путем определяем длину шлифованной части зуба q (рисунок 2.1). По наружной поверхности она должна находится в пределах окружного шага, то есть.

мм.

Измеренная величина мм.

2.4 Определение профиля зубьев в нормальном и осевом сечениях Толщина зуба в нормальном сечении по средней линии для чистовой фрезы (рисунок 2.2).

мм.

Нормальный и осевой шаги.

мм; мм.

Радиусы закругления головки и ножки зуба фрезы.

мм; мм.

Полученные величины округляем с точностью 0,1 мм. Принимаем мм; мм.

Рисунок 2.1 — Схемы для определения длины шлифованной части зуба (а) и для построения второго затылка (б) Так как проектируемая фреза чистовая, в качестве основного принимаем архимедов червяк.

Углы профиля зуба фрезы в осевом сечении левый и правый для принятой правозаходной фрезы.

мм;

мм.

; .

2.5 Определение длины фрезы Радиус окружности выступов зубчатого колеса.

мм.

Радиус окружности впадин зубчатого колеса.

мм.

Длина резьбовой части фрезы.

мм.

Для контроля биения фрезы при её установке на зубофрезерном или заточном станке предусматриваем буртики. Диаметр буртиков.

мм.

Ширина буртиков мм.

Длина фрезы мм.

Полученный результат округляем до большего целого числа, оканчивающегося на 0 или 5. Принимаем мм.

2.6 Определение размеров элементов крепления фрезы Диаметр посадочного отверстия.

мм.

Принимаем согласно таблице 7 [2] мм. Но поскольку при таком диаметре не выполняется условие пункта 2.6.3, поэтому принимаем мм.

По той же таблице определяем размеры шпоночного паза:

;; .

Проверяем толщину тела фрезы. Должно быть.

.

Диаметр выточки в корпусе фрезы.

мм.

Длина шлифованных поясков в отверстии фрезы.

мм.

Заключение

В данном курсовом проекте мы изучили основы проектирования металлорежущего инструмента и его элементы. Проектирование режущих инструментов является одним из главных направлений в машиностроении. От качества и надежности, работоспособности режущих инструментов, применяемых в машиностроении, в значительной мере зависит качество и точность, получаемых деталей, производительность процесса обработки. При проектировании режущих инструментов необходимо знание теоретических основ конструирования и расчета инструментов, нужно уметь правильно определять лучшие для данных условий обработки конструктивные элементы инструментов и создавать оптимальную их конструкцию, учитывая условия эксплуатации, знать основные направления их совершенствования, пути повышения надежности и эффективности, представлять себе возможные направления и перспективы развития режущего инструмента.

В соответствии с заданием выполнен расчет протяжки для цилиндрического отверстия (Ш12Н7, Р6М5, 2013) и червячной зуборезной фрезы (m=3.25, б=20?, г=2.98?, Р6М5, 2013) и выполнены соответствующие чертежи.

Список использованных источников

.

1 Промптов А. И., Зарак Т. В. Проектирование протяжек для обработки отверстий: монография — Иркутск: Изд-во Иргту, 2010. -176 с.

2 Проектирование цельных червячных зуборезных фрез. Методические указания к выполнению курсовой работы. Составил Р. В. Макаров. — Иркутск: ИПИ, 2009. — 24 с.