Разработка зуборезного инструмента

ВВЕДЕНИЕ

Расчет и проектирование зуборезного инструмента (ЗИ) является подсистемой более общей системы подготовки машиностроительного производства и с учетом развивающегося адресного проектирования режущего инструмента (РИ) представляет довольно сложную многовариантную техническую задачу. Развитие гибких производственных систем (ГПС), включающих систему инструментального обеспечения, делают необходимым автоматизированное проектирование РИ.

Использование ЭВМ представляет большие возможности на всех этапах создания ЗИ, поиск нужной информации и решений решение математически формулированных задач, в том числе оптимизационных автоматизация управления процессом проектирования оформление рабочей документация и т.д.

Успех применения ЭВМ при проектировании РИ зависит от правильного распределения решаемых задач между человеком и машиной.

О предлагаемых методических указаниях в учебных целях взаимодействие человека и ЭВМ происходит в диалоговом режиме. Студент вынужден самостоятельно принимать решения на каждом этапе проектирования ЗИ начиная с анализа исходных данных, выборе инструментального материала надлежащего оборудования, вида обработки и т.д. Обоснованность принятых студентом решений контролируется частично ЭВМ, а в большей мере качеством спроектированного ЗИ.

Все методические указания рассматриваются с позиций требований ЕСКД, ЕСТД, ЕСДП.

В данном курсовом проекте разрабатываются: фреза червячная и долбяк.

Червячные фрезы для нарезания цилиндрических колес. Применяются для чернового, получистового и чистового нарезания прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес в диапазоне модулей 0,1—40 мм. В зависимости от назначения и размеров червячные фрезы изготавливаются классов точности ААА, АА, А, В, С и D и рекомендуются соответственно для нарезания зубчатых колес 5—6, 7, 8, 9 и 11-й степеней точности.

По способу соединения со станком фрезы делятся на насадные и хвостовые. При этом наибольшее распространение получили насадные фрезы, а хвостовые применяются только в случаях, когда небольшой диаметр не позволяет выполнить ее насадной, что наиболее характерно для червячных фрез, применяемых для нарезания червячных колес.

По направлению витков фрезы могут быть правозаходными и левозаходными, а по числу витков (заходов)—однозаходными и многозаходными.

По конструкции различают фрезы цельные, выполненные из целой заготовки, составные и сборные, у которых только зубья изготавливаются из инструментального материала. Червячные фрезы цельной конструкции нашли наибольшее распространение в промышленности. Они характеризуются большим разнообразием типов, подразделяемых по назначению (одно- и многозаходные, под шевингование или шлифование, черновые, чистовые), размерам (короткие и длинные, увеличенного диаметра), точности изготовления (классов ААА, АА и др.).

Форма профиля зубьев фрез зависит от формы профиля зубьев нарезаемых колес — эвольвентной, циклоидальной и др., которая при проектировании должна задаваться профилем исходного контура зубчатой рейки.

При расчете конструктивных элементов фрезы исходными параметрами колес являются: модуль mn, угол зацепления aw, высота головки ha и ножки hf зуба, толщина зуба Sn.

Долбяки для цилиндрических колес с эвольвентным профилем зубьев применяются для нарезания методом огибания цилиндрических зубчатых колес с внешними и внутренними зубьями 6-8-й степеней точности. Долбяк представляет собой корригированное зубчатое колесо с прямыми или косыми зубьями, имеющее положительную или отрицательную коррекцию, поэтому зацепление долбяка с зубчатым колесом в процессе обработки, которое обычно называется станочным зацеплением, аналогично зацеплению корригированной зубчатой передачи. Торцовое сечение долбяка, которое при зацеплении с колесом образует нулевую передачу, называют исходным сечением, отстоящим обычно от передней поверхности нового долбяка на расстояние А.

Расстояние от передней поверхности нового долбяка до исходного сечения считается положительным смещением исходного контура, а от торцового сечения предельно сточенного долбяка до исходного сечения — отрицательным смещением. В исходном сечении начальная окружность совпадает с делительной окружностью, а размеры зубьев — толщина зуба по дуге делительной окружности, высота головки и ножки — будут равны соответствующим размерам исходного контура рейки долбяка. В целях повышения срока службы долбяка целесообразно увеличить исходные расстояния, однако данное обстоятельство ограничивается опасностью заострения зубьев или неполной обработкой рабочего участка профиля.

При большом значении отрицательного исходного расстояния возникает опасность подрезания зубьев колеса или среза вершины зуба. Так как конструктивные элементы долбяка: число зубьев, делительный диаметр, исходные размеры зубьев, углы резания — являются известными или обычно задаваемыми величинами, то расчет долбяка в основном сводится к определению оптимальных значений исходных расстояний для конкретных условий обработки.

Очевидно, что задаваемые исходные расстояния должны способствовать максимальному сроку службы долбяка и обеспечению правильности нарезания зубьев колеса. При этом долбяки, как с положительным, так и с отрицательным смещением исходного контура, т. е. при любой степени сточенности, должны обеспечивать требуемую точность обработки.

В связи с этим так называемый проектный расчет долбяка для нарезания конкретного изделия зубчатого колеса с заданными размерами состоит из задания исходных расчетных параметров, определения исходных расстояний по лимитирующим факторам и размеров различных конструктивных элементов. Проектный расчет должен обеспечивать получение идентичных размеров нарезаемых зубьев колеса за весь срок службы долбяка, исключая опасность подреза ножки или неполной обработки головки зуба изношенным долбяком, а также образования большой переходной кривой новым долбяком.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант 72

Таблица 1.

Обозначение Величина Физический смысл

mn1, mt 2.5 Модуль нормальный и торцовой шестерни.

z1, z2 34/68 Число зубьев шестерни и колеса.

1 0 Угол наклона зуба по делительной окружности.

K4 - Направление зубьев.

x1/x2 0.26/-0.26 Коэффициент смещения исходного контура.

Степень точности 7Д Степень точности нарезаемого колеса.

Ra 0.32 Шероховатость нарезаемого колеса.

B2 25 Ширина венца нарезаемого колеса.

К2 Внешнее Вид зацепления.

M0 Сталь 18ХГТ ГОСТ 4345-74 Материал обрабатываемой детали.

- 55 HRCЭ Твердость поверхности зубьев.

Вариант 63

Таблица 2.

Обозначение Величина Физический смысл

mn1, mt 3.0, 3.11 Модуль нормальный и торцовой шестерни.

z1, z2 20/80 Число зубьев шестерни и колеса.

1 15 Угол наклона зуба по делительной окружности.

K4 Левое Направление зубьев фрезы.

x1/x2 0.46/-0.46 Коэффициент смещения исходного контура.

Степень точности 7-7-8В Степень точности нарезаемого колеса.

Ra 1.25 Шероховатость нарезаемого колеса.

B2 35 Ширина венца нарезаемого колеса.

К2 Внутреннее Вид зацепления.

M0 Сталь 20Х ГОСТ 4345-74 Материал обрабатываемой детали.

- 269НВ Твердость поверхности зубьев.

2. МАРШРУТЫ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС.

Проанализировав исходные данные, предлагаются два маршрута обработки венцов зубчатых колес, которые обеспечивают выполнение всех требований к этим зубчатым колесам:

Для варианта 72:

Операция 005 - зубофрезерная. На этой операции производится черновое зубофрезерование зубчатого венца колеса. Операция производится на станке 53А20Ф, черновой червячной фрезой. При этом будет достигнута 10 степень точности и параметр шероховатости Ra=6.3 мкм.

Операция 010 - зубофрезерная. На этой операции производится чистовое зубофрезерование зубчатого венца колеса. Операция производится на станке 53А20Ф, чистовой червячной фрезой. При этом будет достигнута 8 степень точности и параметр шероховатости Ra=1.25 мкм.

Операция 015 - термическая. На этой операции осуществляется закалка зубчатого колеса до значения требуемого рабочим чертежом (55 HRCЭ).

Операция 020 - зубошлифовальная. На этой операции производится окончательная обработка зубьев колеса методом зубошлифования двумя тарельчатыми кругами. Операция производится на станке 5851. При этом достигается 7 степень точности и параметр шероховатости Ra=0.32 мкм, что полностью обеспечит требования чертежа.

2. Для варианта 63:

Операция 005 - зубодолбежная. На этой операции производится черновое зубодолбление зубчатого венца колеса. Операция производится на станке 5А122, черновым долбяком. При этом будет достигнута 10 степень точности и параметр шероховатости Ra=6.3 мкм.

Операция 010 - зубодолбежная. На этой операции производится чистовое зубодолбление зубчатого венца колеса. Операция производится на станке 5А122, чистовым долбяком. При этом будет достигнута степень точности: 8-8-9 и параметр шероховатости Ra=2.5 мкм.

Операция 015 - зубошевинговальная. На этой операции производится окончательная обработка зубьев колеса методом зубошевингования зубчатым шевером. Операция производится на станке 5Б703. При этом достигается степень точности: 7-7-8В и параметр шероховатости Ra=1.25 мкм, что полностью обеспечит требования чертежа.

Для проектирования зуборезного инструмента предлагаются две операции зубообработки — чистовые: зубофрезерная и зубодолбежная, под которые разрабатывается