Міністерство освіти і науки України
Донецький національний технічний університет
Механічний факультет
Кафедра: "Металорізальні верстати та інструменти"
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
З дисципліни: "Ріжучі інструменти"
На тему: "Розрахунок металорізального інструмента"
Виконавець
Студент гр. МС-02а А.С. Дьяченко
Консультант І.О. Малишко
Нормоконтролер І.В. Кисельова
ДОНЕЦЬК 2005
Завдання
Оброблюваний матеріал чавун НВ 190.
Спроектувати долбяка для обробки зубчастих коліс m = 2,5 мм, z 1 = 30, z 2 = 60, Ст.7-D.
Спроектувати комбіновану розгортку для обробки отворів d 1 = 20 мм, d 2 = 30 мм, l 1 = 40 мм l 2 = 60 мм, R a = 1,25 мкм.
Спроектувати протяжку для обробки шлицевой втулки d - 8 × 56 H 7 × 62 H 12 × 10 D 9, l = 100 мм, R a = 2.5 мкм.
Реферат
Курсовий проект: 34 стор, рис.5, 4 додатків, 4 джерела.
Об'єкт дослідження: протяжка шлицевая, розгортка комбінована, долбяка для обробки зубчастих коліс,
Мета роботи: спроектувати ці інструменти і пристосування для обробки деталей з заданими розмірами і параметрами.
У курсовому проекті наведено розрахунки всіх параметрів і розмірів зазначених інструментів, обрані матеріали для виготовлення інструменту.
Розроблені робочі креслення розраховуються інструментів.
Протягання, розгортки, ЗАГОТОВКА, канавки, Довбяки, хвостовик, МОДУЛЬ, ДОПУСК, ЗУБ, МАТЕРІАЛ, ПРОФІЛЬ.
Зміст
Введення
1. Розрахунок шлицевой протягання
2. Розрахунок комбінованої розгортки
3. Розрахунок долбяка для обробки зубчастих коліс
4. Визначення креслярських розмірів долбяка по передній поверхні
Висновок
Список використання літератури
Введення
Метою даного курсового проекту є розрахунок і проектування металорізальних інструментів: протяжка шлицевая, розгортка комбінована і долбяка для обробки зубчастих коліс.
Протягування є одним з найбільш високопродуктивних процесів обробки деталей різанням. Висока продуктивність процесу протягування пояснюється тим, що одночасно перебуває в роботі декілька зубів інструмента з великою сумарною довжиною ріжучих крайок. Протягування дозволяє одержувати поверхні високої точності (6-го - 8-го квалітетів точності) і низькою шорсткості (Ra = 0.63-0.25 мкм).
Найбільш широке застосування отримали протягання для обробки шліцьових отворів. При центруванні шлицевой втулки на валу, по внутрішньому діаметру, для забезпечення більш високої точності центрування необхідно потягувати одним протяганням внутрішній діаметр, шліцьові канавки і фаски.
Комбіновані розгортки використовують при обробки ступінчастих отворів, високої точності, невеликих і середніх діаметрів, у великосерійному і масовому виробництві.
Довбяки застосовують для виготовлення прямозубих і косозубих циліндричних зубчастих коліс внутрішнього і зовнішнього зачеплення. Зачеплення долбяка з зубчастим колесом у процесі нарізування аналогічно зачеплення коригованого зубчастої передачі.
1. Розрахунок шлицевой протягання
Вихідні дані для розрахунку:
зовнішній діаметр шліців D = 62 H 12 мм;
внутрішній діаметр шліців d = 56 H 7 мм;
число шліців n = 8;
ширина шліца ;
d - 8 × 56 H 7 × 62 H 12 × 10 D 9
матеріал деталі чавун НВ 190;
довжина протягування l = 100 мм;
шорсткість отвори R а = 2.5 мкм.
Конструктивні особливості шлицевой протягання залежать від технології виготовлення деталі. Краща якість шліцьового отвори по всіх елементів (необхідні розміри шліців і розташування їх відносно осі, концентричність зовнішнього і внутрішнього діаметрів, відсутність задирок на бічних поверхнях шліцьових пазів і на внутрішній поверхні отвору) вдається отримати в тому випадку, якщо одночасно простягають шліцеві пази і отвір.
Щоб забезпечити зазначені показники якості, протяжку конструюють наступним чином. На початку ріжучої частини розташовують фасочние, за ними круглі, потім шліцеві зуби (схема ФКШ). При такому розташуванні зубів, якщо і утворюючи задирок від круглих і шліцьових зубів, то він контактує в неробочій поверхнею фаскою.
Група оброблюваності.
Вибирається по [1. П1. стр 200] - V 1.
Група якості.
Вибирається по [1. П2. стор 203] - 2.
Матеріал ріжучої частини протяжки.
Вибирається по [1. П3. стор 203]. Приймаються сталь Р6АМ5.
Конструкція протяжки.
Діаметр понад 40 мм, протяжка виконується зварна.
Матеріал хвостовика - сталь 40Х.
Розміри стандартних хвостовиків в [1. П4. стр 204]
D хв = 50 мм; D 1 = 36 мм; D 2 = 49 мм; l 1 = 90 мм; l 2 = 20 мм; l 3 = 32 мм; c = 8 мм; [σ р] = 300 МПа.
Малюнок 1.1 - Основні розміри хвостовика
Сила допустима міцність хвостовика:
;
де допустиме напруження при розтягуванні;
площа небезпечногоперетину хвостовика
Тягова сила верстата 7Б56 Q = 196 кН.
Геометрія зубів
Кути вибираються по [1. П5. стр 207]
Зуби: чорнові і перехідні - форма А, ,
;
чистові - форма Б, ,
,
;
калібрують - форма Б, ,
,
;
Малюнок 1.2 Геометричні параметри різальної частини протягання
Швидкість різання
Вибираємо по [1. П6. стор 208] m / min;
Подачі зубів
Середнє напрацювання протягань зі сталі Р6АМ5, вибираємо по [1. П12. стр 211]
Напрацювання чистової частини , При
Напрацювання чорнової частини ; При
Напрацювання з урахуванням поправочних коефіцієнтів прийнятих по [1. П17. стр 214]
Рекомендовані подачі круглих чорнових зубів
Глибина стружкової канавки
Прийнявши попередньо коефіцієнт помещаемості
Для круглих зубів
Приймаються найближчу велику глибина стружкової канавки
Для фасочних і шліцьових
Приймаються
Крок чорнових зубів
Крок чорнових зубів приймаємо по [1. П19. стр 216] найменшим з усіх наявних і відповідним даній глибині стружкової канавки
:
. Інші елементи профілю:
;
;
.
Число одночасно працюючих зубів розраховуємо за формулою ()
;
Визначаємо максимально допустиму силу різання
Приймаються найменшою з трьох сил: ,
,
:
;
;
Припуск на круглу частина протяжки
Діаметр підготовленого під протягування отвори
Отже, приймаємо .
Кількість зубів у групі
Для кожної частини протягання окремо. Максимальну довжину різальних крайок на фасочних зубах визначаємо наближено
;
де: ширина шліца;
;
;
В [1. П31. стр 225] , Допускається
.
Максимальну довжина ріжучих крайок на круглих зубах визначаємо
;
Значення , Отже допускається
Максимальна довжина ріжучих крайок на шліцеві зубах
Питому силу різання визначаємо [1. П21. стр 218]: для
і
, Для
; Поправочні коефіцієнти знаходимо по [1. П18. стр 214]:
,
,
,
;
;
;
, Т.к
Приймаються ;
.
Розподіл припуску.
Припуск на фасочную частина визначаємо за формулою (4.5) [1. стр 83], де знаходимо за формулою (4.9) [1. стр 83], а діаметр окружності
проходить через точку перетину вихідних профілів фаски і прямобочние паза, за формулами (4.6) - (4.8) [1. стр 83]
;
кут профілю западин фасачних зубів вибирається залежно від числа шліців по [1. П34. стр 266]
;
;
;
;
;
;
Припуск на круглу частину знаходимо за формулою:
;
Припуск на чорнові зуби круглої частини:
;
де: з ()
з ()
;
Припуск на шлицевую частина знаходимо за формулою:
;
де: діаметр першого шліцьового зуба;
;
;
Розбивати припуск на шліцьові зуби немає сенсу, так як квалітет обробки 12.
Додаємо 4 калібрують зуба з нульовим підйомом на зуб - запас на переточування.
Кількість груп чорнових зубів .
Для шлицевой частини
;
округляємо до найближчого меншого
;
залишковий припуск
;
Додаємо два перехідних зуба з підйомом на бік
;
Для фасочной частини
;
округляємо до найближчого меншого ;
залишковий припуск
;
Додаємо один перехідною зуб з підйомом на бік ;
Загальне число зубів
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Число фасочних зубів
;
;
;
Підйоми зубів
Підйоми перехідних зубів по [1. П23. стр 220]:
Для круглим: ;
;
;
Для шлицевой: ;
Для фасочной: ;
Підйоми чистових зубів по [1. П22юстр 220]:
Для круглих: ;
;
Довжина ріжучої частини
;
де: довжина фасочной частини;
Для шлицевой частина потребує знаходження крок калібрують зубів по
[1. П24. стр 221] для ;
;
;
;
;
довжина шлицевой частини;
Для круглої частини необхідно знайти крок чистових зубів по [1. П24. стр 221] для :
;
;
;
;
довжина круглої частини;
;
З метою забезпечення виходу шліфувального круга в додають по 16 мм після фасочной та круглих зубів
;
Сила різання
При протягуванні на фасочной частини протягання:
;
де: твір поправочних коефіцієнтів по [1. П21. стр 218]
При протягуванні на круглої частини протягання:
;
При протягуванні на шлицевой частини протягання:
;
Діаметр калібрів зубів круглих
;
шліцеві
Діаметри западин фасочних зубів:
;
шліцьових зубів:
;
Число викружек. Число викружек шліцьових зубів .
Ширину ріжучих лез на прорізних зубах визначаємо за формулою:
;
прийнявши попередньо розмір криволінійної фаски з [1. П32. стр 225]:
;
;
Обчислюємо ширину викружек шліців зубів по формулі:
;
за табл. [1. П27. стр 224] для і
;
і
.
Круглі і фасочние зуби виконуються без викружек т.к вони розташовуються в групі по одному зубу.
Діаметр і довжина передньої направляючої
; Оскільки
, То
.
Довжина перехідного конуса
Вибирають по [1. П28. стр 225] .
Відстань від переднього торця протягання до першого зуба
Визначають за пунктом 4 [1. стр 90]:
;
де: приймають залежно від діаметра хвостовика:
,
для протяжного верстата 7Б56;
;
.
Діаметр і довжина задньої напрямної
Вибираються по [1. П29. стр 218]:
;
Протяжку робимо без заднього хвостовика.
Загальну довжину протягання визначаємо за формулою 4.44 [1. стр 90]:
;
2. Розрахунок комбінованої розгортки
Вихідні дані для розрахунку комбінованої розгортки:
оброблюваний матеріал чавун НВ 190;
номінальний діаметр меншого отвору D 1 = 20Н7 +0.021 мм;
номінальний діаметр більшої отвори D 2 = 30Н7 +0.021 мм;
довжина свердління першого ступеня l 1 = 40 мм;
довжина свердління другого ступеня l 2 = 60 мм;
шорсткість обробленої поверхні Ra = 1.25 мкм.
Матеріал розгортки швидкоріжуча сталь марки Р6М5 ГОСТ 19265-79.
1 Граничні розміри
мм;
мм.
мм;
мм.
Оскільки найбільший діаметр розгортки більше 32 мм розгортка виконується цілісна.
Форма хвостовика розгортки визначається методом її закріплення. У нашому випадку плаваюче закріплення, оскільки в цьому випадку досягається найбільш висока точність обробки отворів при мінімальній шорсткості обробленої поверхні.
Діаметри розгортки
де мінімальний діаметр відповідної ступені отвори;
верхнє граничне відхилення діаметра отвору;
допуск на розбивання отвору, цю величину можна прийнятті рівної 0,01-0,02 мм;
Малюнок 1.3 Діаметри розгортки
2. Геометричні параметри розгортки
Передній кут для чистових розгорток ;
Задній кут для чистових розгорток
Величина заднього кута вибирається однаковою на ріжучої і калібрує частинах.
На калібрують частинах виконується стрічка
Кут нахилу зубів приймають для спрощення технології виготовлення розгортки;
Головний кут в плані на забірної частини залежить від властивостей оброблюваного матеріалу
Приймаються
Довжина калібрує розгортки визначається залежністю
;
де величина калібрує сточувальна при одній переточуванні;
- Число переточувань;
Приймаються
Довжина забірної частини ступені
;
де мінімальний діаметр забірної частини;
глибина різання;
- Залежно від діаметра розгортки;
Приймаються
,
Довжина робочої частини ступені
;
де довжина фаски, приймаємо
;
Ступінчасті розгортки можна виконувати без зворотного конуса.
Щоб виключити пошкодження обробленої поверхні при виведенні розгортки і отвори, кінець калібрує необхідно виконати по радіусу рівному 3-5 мм;
3. Кількість зубів розгортки.
Рекомендується приймати парних і рівним за кількістю на всіх щаблях, для полегшення контролю діаметральні розмірів і їх виготовлення, а так само для безперешкодного виведення стружки.
;
; Приймаємо
;
; Приймаємо
;
Приймаються
4. Розподіл зубів розгортки
Для усунення ограновування отворів розподіл зубів розгортки повинно бути нерівномірним, різниця між сусідніми кутовими кроками визначається залежністю:
; Приймаємо
Значення кутових кроків
;
де порядковий номер зуба
;
;
;
;
;
Малюнок 1.4 Розподіл зубів розгортки
5. Глибина стружкової канавки.
Глибину стружкової канавки доцільно виконувати змінної, що дозволяє використовувати для всіх стружкових канавок фрезу з постійним профільним кутом. Глибина канавки визначається залежністю
;
де кут відповідний ширині спинки;
кут профілю фрези;
ширина спинки зуба, наведена в табл.6
Рис 1.5 Розмір стружкової канавки
Глибина стружкової канавки на першій ступені
;
;
;
;
;
;
;
;
Глибина стружкової канавки на другому ступені
;
;
;
;
;
;
;
;
3. Розрахунок долбяка для обробки зубчастих коліс
Вихідні дані для розрахунку долбяка: Модуль зубчастих коліс m = 2,5 мм;
Кількість зубів нарізається і сполученого коліс z 1 = 30, z 2 = 60; кут зачеплення α = 20 º; ступінь точності 7 - D.
1 Визначення додаткових технологічних даних
Торцевий профіль і модуль колеса:
.
Діаметри ділильних, основних і зовнішніх діаметрів коліс
мм,
мм.
Міжосьова відстань
Найбільший радіус кривизни профілю зуба нарізається колеса
мм.,
Радіус кривизни в точці початку активної частини профілю зуба нарізається колеса
Розрахунок прямозубого долбяка
Кількість зубів долбяка
де - Номінальний діаметр ділильного кола = 75мм
Діаметр ділильного кола
Діаметр ділильного кола долбяка
Бічний задній кут в площині паралельної осі долбяка
де
Визначення параметрів долбяка у вихідному перерізі
Діаметр зовнішнього кола долбяка у вихідному перерізі
де діаметр окружності западин зубів колеса
Товщина зуба на ділильної окружності по нормалі у вихідному перерізі
де товщина зуба по нормалі
Кут тиску на голівці зуба
Товщина зуба на вершині у вихідному перерізі
Визначення вихідних відстаней
Верстатний кут зачеплення переточенного долбяка
де при
,
Верстатний кут зачеплення переточенного долбяка
Допоміжна величина
Максимальне негативне вихідне відстань гранично сточені долбяка
Верстатний кут зачеплення нового долбяка
Позитивне вихідне відстань
Розрахунковий задній кут по верху долбяка
Початкове відстань, лімітуються загостренням зуба долбяка
Максимально можлива величина сточування долбяка уздовж його осі
де найменша з
і
, Знайдених у пп.14 і 16.
Приймаються , Т.к
максимально допустима робоча висота долбяка за технологічними можливостями його шліфування
4. Визначення креслярських розмірів долбяка по передній поверхні
Верстатний кут зачеплення нового долбяка
Зовнішній діаметр нового долбяка
Верстатний кут зачеплення гранично сточені долбяка
де приймається величина сточування;
, Т.к
Уточнений задній кут по верху
Принимаемая висота долбяка
де береться з таблиць
Товщина зуба на ділильної окружності по нормалі
Висота головки зуба долбяка по передній поверхні
де для чистових долбяком.
Повна висота зуба долбяка
Корегований торцевий профільний кут долбяка
Діаметр основних кіл долбяка при шліфуванні його профілю
Перевірочний розрахунок долбяка
Верстатний кут зачеплення долбяка і нарізається колеса
Міжцентрова відстань долбяка і нарізається колеса
Діаметр окружності западин зубів колеса після нарізування
умова дотримується
Кут зачеплення нарізається і сполученого з ним коліс в зубчастої передачі
Діаметр теоретичної основного кола долбяка
Радіус кривизни профілю зубів колеса в точці початку активної частини
Радіус кривизни профілю зубів колеса після нарізування в точці початку обробки долбяком
Умова ; Дотримується.
Висновок
У ході виконану роботу був проведений розрахунок і проектування заданих ріжучих інструментів, розроблені їх робочі креслення, наведені в додатку із зазначенням граничних відхилень розмірів деталей і шорсткостей на поверхні інструменту.
Список використання літератури
Протягання для обробки отворів / Д.К. Маргуліс, М.М. Тверській, В.М. Ашихміна и др. - М.: Машинобудування, 1986. - 232 с.
Методичні вказівки до виконання контрольних робіт з курсу "Проектування і виробництво металорізальних інструментів" / Укл.: І.А. Малишка, С.Л. Толстов. - Донецьк: ДПІ, 1991. - 39с.
Довідник технолога-машинобудівника. У 2-х т. Т.1/Под ред.А.Г. Косилової і Р.К. Мещерякова. - 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1985.496 с.
Розрахунок зуборізних інструментів. Романов В.Ф. М.: Машинобудування, 1969, стор.251.