Режущий инструмент

метки: Режущий, Инструмент, Размерный, Привязка, Диаметр, Плашка, Отверстие, Обработка

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.

По форме обрабатываемого отверстия развертки можно разделить на цилиндрические, применяемые для обработки круглых цилиндрических отверстий, и конические, используемые для обработки конических отверстий (рис. 1.1).

По способу применения различают развертки машинные и ручные. Ручные развертки применяются для развертывания отверстий вручную, а машинные используются на различных станках (сверлильных, токарных, револьверных и др.).

Развертки могут быть хвостовые и насадные, цельные и сборные, постоянного диаметра и регулируемые. 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.

Насадные развертки насаживаются на специальные оправки, которые устанавливаются в шпиндель станка.

Развертки цельные являются наиболее простыми по конструкции, но не могут регулироваться по диаметру. Поэтому находят применение разжимные и сборные развертки с быстрорежущими и твердосплавными вставными зубьями, которые после износа и переточек могут быть отрегулированы на требуемый размер, что повышает срок службы их. Разжимные развертки используются при ремонте всевозможных машин, они позволяют в определенных пределах регулировать размер диаметра. Это дает возможность применять одну и ту же развертку при обработке отверстии различных диаметров.

Рис. 1.1 — Типы разверток

Рабочая часть разжимных разверток снабжена отверстием, ось которого совпадает с осью инструмента и продольными прорезями. Регулировка диаметра разверток осуществляется с помощью шарика, который вставляется в коническое отверстие и поджимается регулировочным винтом. Такие развертки изготовляются диаметром от 6 мм до 50 мм и позволяют изменять диаметр в пределах 0,15—0,50 мм.

Для обеспечения возможности восстановления размера диаметра по мере износа применяются конструкции сборных разверток, с креплением зубьев в корпусе с помощью рифлений, винтов и т. п.

Слесарная обработка металлов

... разметка является самой распространенной операцией слесарной обработки. Плоскостная разметка - это нанесение на поверхности плоских заготовок на листовом и полосовом металле, а также на поверхностях литых ... для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин деталей и т. п.; штангенглубиномеры, предназначенные для измерения глубин глухих отверстий, измерения канавок, пазов, выступов; ...

На рис. 1.1, б изображена развертка, у которой вставные зубья с рифлениями закрепляются с помощью клина. Эта конструкция допускает регулировку по диаметру перестановкой зубьев на рифлениях, с их последующим шлифованием по диаметру и заточкой. Во избежание осевого сдвига предусматриваются упорные кольца.

Для обработки конических отверстий применяют конические развертки (рис. 1.1, в).

При этом отверстие, предварительно обработанное, может быть цилиндрическим или коническим. Отверстия с небольшим припуском развертываются на конус за один проход. При обработке же конических отверстий, когда требуется снимать значительный припуск, используют комплект конических разверток.

Черновая развертка имеет ступени на зубьях, расположенные по винтовой линии. Торцовыми кромками каждой ступени развертка срезает узкие стружки, свободно размещающиеся в канавках. Эта развертка превращает цилиндрическое отверстие в ступенчатое. Вторая развертка снимает припуск меньше, чем черновая развертка. Режущие кромки промежуточной развертки снабжены стружкоразделительными канавками, которые образуются нарезанием прямоугольной резьбы. Чистовая развертка выполняется без стружкоразделительных канавок, и снимает стружку всей прямолинейной режущей кромкой, расположенной на образующей конуса.

Развертка имеет зубья с плоской передней поверхностью, совпадающей с осевой плоскостью инструмента, т. е. передний угол чистовой развертки берется равным нулю.

Для развертывания отверстий в металлических листах применяют котельные развертки (рис. 1.1, г).

Они имеют винтовые зубья, направление которых обратно направлению вращения. Это предупреждает самозатягивание и заедание развертки при работе.

Конструктивные элементы цилиндрических разверток:

Цилиндрическая развертка состоит из рабочей части, шейки и хвостовика (рис.1.2).

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.

Рис. 1.2 — Элементы цилиндрической развертки

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

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.

Передний угол г 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°.

Для чистовых разверток угол б выбирается меньше, чем для черновых.

Затачивание зубьев на режущей части производится «доостра», а на калибрующей части — с оставлением цилиндрической ленточки шириной 0,05—0,3 мм. При обработке вязких металлов во избежание налипания частиц металла ширина ленточки уменьшается до 0,05— 0,10 мм. Ленточка служит для направления развертки в отверстии, способствует калиброванию отверстия и облегчает контроль развертки по диаметру.

Большое влияние на работу развертки оказывает угол в плане ц, между осью развертки и режущей кромкой, которая при переднем угле, равном нулю, идет по образующей конуса режущей части.

С изменением угла в плане ц изменяется соотношение между шириной и толщиной среза, составляющими усилия резания, интенсивность и характер износа инструмента. С увеличением угла заборного конуса растет осевое усилие, затрудняется продвижение развертки. Поэтому у ручных разверток угол в плане принимается небольшим, что способствует также плавному входу и выходу развертки из отверстия. На основе экспериментальных данных для ручных разверток при обработке сквозных отверстий ц = 1 — 2°.

1.2 Определение исполнительных размеров

Определяем исполнительные размеры рабочей части развертки для отверстия с D _o =13F8;

Поле допуска на обрабатываемое отверстие D _o по ГОСТ 25347-82 равно (D _{o max} =13,043 мм, D _{o min} =13,016 мм);

• минимальный диаметр развертки: ;

максимальный диаметр развертки: ,

где

откуда

1.3 Габаритные размеры

Габаритные размеры развертки принимаем по ГОСТ 11176-71:

D ₁ =12,065 мм

D=12,863 мм

d=9,571 мм

d ₁ =11 мм

L=142 мм

l=66 мм

l ₁ =50 мм

z=8 шт

1.4 Геометрические элементы лезвия

Геометрические элементы лезвия рабочей части развертки выбираем по нормативам [7] карта 7 или по справочнику [18]^

главный угол в плане ;

• передний угол ;

задний угол по главной режущей кромке (заборной части)

задний угол по вспомогательной режущей кромке (периферии) ;

• задний угол по спинке ножа ;
• ширина ленточки .

1.5 Длина заборной части развертки

Длину заборной части развертки определяем по формуле (1.1)

(1.1)

Где мм;

• в зависимости от диаметра развертки, для принимаем ;
• ctg.

1.6 Число зубьев

Число зубьев развертки определяется по формуле (1.2):

(1.2)

Принимаем число зубьев равным 8 (z=8).

1.7 Выбор угловых шагов

Выбор угловых шагов развертки производим при помощи [1, cтр. 214, табл.78]. Выбираем следующие значения:

; ; ;

1.8 Выбор материала

Для обработки стали 20 принимаем инструментальную быстрорежущую сталь Р6М5 19265-73. Для корпуса развертки и для хвостовика принимаем сталь 40Х по ГОСТ 4543-71.

1.9 Технические требования

Технические требования к проектируемой развертке принимаем по ГОСТ 5735-81.

Таблица 1.1 Конструктивные и геометрические параметры развертки

№	Наименование параметра	Обозначение	Значение
1	2	3	4
1	Минимальный диаметр развертки, мм	D min	13,001
2	Максимальный диаметр развертки, мм	D max	13,037
3	Общая длина развертки, мм	L	142
4	Длина рабочей части развертки, мм	l 1	66
5	Ширина цилиндрической ленточки, мм	f	0,2
6	Главный угол в плане, град	ц	45
7	Передний угол	г	5
8	Задний угол по главной режущей кромке	б	8
9	Задний угол по вспомогательной режущей кромке, град	б 1	10
10	Задний угол по спинке ножа, град	б с	20
11	Длина заборной части развертки, мм	l 1	2,26
12	Число зубьев, шт	z	8
13	Угловые шаги развертки, град	щ 1 щ 2 щ 3 щ 4	41 0 53І 44 0 05І 46 0 06І 47 0 56І
14	Материал	—	Р6М5

2.1 Общие сведения

Круглая плашка представляет собой гайку, сопряженную с нарезаемой резьбой, превращенную в режущий инструмент путем прорезания стружечных канавок и затылования зубьев. Она служит для нарезания наружной резьбы. Плашка не может нарезать резьбу высокой точности, так как после термической обработки в ее резьбе невозможно устранить возникшие при этом искажения шага, угла профиля. Однако из-за дешевизны и несложной эксплуатации плашки получили широкое распространение. Число стружечных отверстий у плашек колеблется от 3 до 7 для резьб диаметром от 2 до 52 мм. Большое влияние на работу плашки оказывает ширина зуба. С увеличением ширины зуба увеличивается прочность и жесткость, плашка лучше центрируется и самозатягивается при работе. Однако большая ширина зуба приводит к повышенному трению, ухудшает отвод стружки и ее размещение в канавках, что может вызвать поломку плашки.

2.2 Наружный диаметр плашек

Наружный диаметр плашек Dп зависит от размера нарезаемой резьбы, диаметра стружечных отверстий dc и других конструктивных элементов плашек. С увеличением диаметра стружечных отверстий улучшаются условия отвода и размещения стружки, уменьшается опасность поломки зубьев. Одновременно увеличивается наружный диаметр плашки D _п и уменьшается ширина перьев — m. Это влечет за собой увеличение коробления резьбовых поверхностей плашки при термообработке, повышенный расход материалов как на изготовление плашек, так и плашкодержателей, патронов и т. д. При назначении наружного диаметра D_n необходимо стремиться к тому, чтобы плашками с одинаковым D_n можно было нарезать резьбы нескольких диаметров. Это способствует сокращению типоразмеров плашкодержателей и технологической оснастки для изготовления плашек.

Рекомендуемое значение наружного диаметра и других параметров круглых плашек для диаметра резьбы 20 мм выбираем согласно согласно ГОСТ 9740-71. Номинальный наружный диаметр резьбы равен номинальному наружному диаметру резьбы болта (D = d).

Номинальный средний диаметр вычисляется по формуле

= (2.1)

Номинальный внутренний диаметр

(2.2)

2.3 Режущая часть

Режущая часть плашек формирует профиль резьбы по одинарно-генераторной схеме резания. Каждый режущий зуб срезает стружку разной ширины и одинаковой толщины, как и при резьбонарезании метчиками. Угол заборного конуса ц при принятых шагах резьбы и количестве перьев Z определяет толщину стружки. По ГОСТ 9740-71 установлено значение угла ц = 45° для резьбы d > 20 мм.

Для обеспечения направления плашки при заходе на заготовку, диаметр конуса на торце плашки Dт должен быть больше наружного диаметра d нарезаемой резьбы на 2Дt = 0,1…0,5 мм, т. е.

• (2.3)

Взаимосвязь длины режущей части l ₁ и угла ц определяется по формуле

(2.4)

где D ₁ — внутренний диаметр резьбы плашки.

2.4 Калибрующая часть плашек

Формирование резьбового профиля заканчивается при вступлении в работу первых зубьев калибрующей части, что можно назвать «калиброванием» резьбы. Остальные калибрующие зубья выполняют функции центрирования и подачи инструмента. Для выполнения этих функций достаточно иметь калибрующую часть из трех-четырех ниток. Увеличение длины l ₂ приводит к возрастанию деформации перьев плашки при термообработке, из-за чего уменьшается точность резьбы; одновременно ухудшаются условия отвода стружки.

Исходя из условий термообработки и учитывая основной способ переточки плашек (по передней поверхности), длину калибрующей части принимают равной:

(2.5)

Общая длина рабочей части плашки определяется по формуле:

(2.6)

2.5 Толщина плашки

Толщина плашки Н, как и наружный диаметр Dп, унифицирована с целью сокращения количества размеров заготовок для изготовления плашек, а также патронов и плашкодержателей. Толщина плашки выбирается из условия размещения достаточного количества ниток на режущей и калибрующей частях. С этой точки зрения достаточно принять толщину плашки (6-9)Р, что обычно выдерживается для резьб с крупным шагом.

Для резьб с мелкими шагами с учетом унификации размера Н допускается увеличение длины рабочей части l до (9-14)Р.

(2.7)

При этом в зависимости от ближайшего значения размера Н принимается или Н = l, или плашка изготавливается с выточкой глубиной а ₁ = Н — l (см. рис.1.2).

Рисунок 2.1 Конструкция плашки с выточкой

Диаметр этой выточки равен:

(2.8)

где d _с — диаметр стружечных отверстий;

d _ц — диаметр окружности, на которой расположены оси отверстий.

2.6 Стружечные отверстия

Стружечные отверстия круглых плашек являются важным конструктивным элементом. Их диаметр — d _с , диаметр окружности d_ц , на которой расположены оси отверстий, и количество перьев — Z определяют ряд важных конструктивных параметров плашки: передний угол г, ширину пера m ,размер е и др. (рис. 1.2).

При определении количества перьев (стружечных отверстий) — Z, диаметров d _с , d_ц необходимо обеспечить:

1) лучшее образование и отвод стружки, оптимальный передний угол гв в пределах высоты профиля нарезаемой резьбы (см. рис. 2);

3) достаточную прочность стенки плашки (размер е);

• Рисунок 2.2 Конструктивно-геометрические параметры плашки

Диаметр стружечного отверстия d _с желательно выбирать максимально допустимым, чтобы обеспечить лучшие условия для размещения стружки. При принятом наружном диаметре плашки D_п , диаметр стружечного отверстия d_c ограничен толщиной стенки е и перекрытием f. Для обеспечения прочности плашки размер е выбирают в пределах

(2.9)

Из рис. 2.2 следует

, (2.10)

Откуда

(2.11)

Диаметр d _Ц определяется по формуле

(2.12)

Окончательное формирование стружечных отверстий осуществляется заточкой плашки по передней поверхности зубьев. Для плавного схода стружки на передней поверхности не должно быть уступов и резких переходов. Рекомендуемые значения передних углов г _в в плоскости, перпендикулярной оси плашки приведены в ГОСТ 25557-80. Передний угол г_N в сечении, перпендикулярном главному режущему лезвию, определяющий условия резания, связан с расчетным углом г_в зависимостью

(2.13)

Возможны два случая: передняя поверхность плашки криволинейная и прямолинейная. Предпочтительной является прямолинейная поверхность. Однако процесс заточки криволинейной поверхности плашки осуществляется проще и быстрее, чем прямолинейной. Диаметр шлифовального круга при заточке криволинейной поверхности значительно больше, чем при заточке прямолинейной, и обычно принимается на 1 мм меньше диаметра стружечного отверстия d _С .

2.7 Количество и ширина перьев плашки

Ширина пера плашки оказывает существенное влияние на ее работоспособность. С увеличением ширины пера m (см. рис. 2.2) плашка лучше центрируется и направляется, улучшаются условия для самоподачи, увеличивается запас на переточки. С другой стороны, увеличиваются силы трения между витками нарезанной резьбы и калибрующей частью плашки, а также погрешности профиля зубьев, уменьшается просвет С и, как следствие, повышается опасность защемления стружки и поломки плашки.

Ширина пера m должна быть меньше просвета С. Рекомендуется выдерживать соотношение m/С = 0,6…0,8. Количество перьев плашки (стружечных отверстий) выбирается по ГОСТ 2557-80. Ширина просвета определяется по формуле

(2.14)

где .

Зная ширину просвета С, ширину пера m можно найти по зависимости

(2.16)

Задний угол бв получают затылованием режущей части плашки. Значение заднего угла в плоскости, перпендикулярной оси плашки, должно находиться в пределах 6…9°, на калибрующей бв = 0°. Взаимосвязь между задним углом бв и падением затылка К определяется по формуле:

(2.17)

Из условий прочности минимальная ширина пера плашки должна быть не менее шага нарезаемой резьбы, остальная часть ширины пера идет на переточку, т. е. m = P+Дm·i=1+0,4·7=3,8, где Дm = 0,25…0,6 мм — припуск, снимаемый при переточке; i — количество переточек, ориентировочно i = 4…10.

Приведенные интервалы значений d0, b1,q, C1 необходимо уточнять исходя из конструктивных соображений и рекомендаций ГОСТ 9740-71.

2.8 Выбор материала

Ввиду того, что прошлифовать резьбовой профиль плашек после термической обработки невозможно, их изготавливают из легированных сталей ХГСВ и 9ХС по ГОСТ 5950-2000. Эти стали имеют более низкую температуру закалки, чем быстрорежущие стали, поэтому не происходит оплавление лезвий зубьев. При закалке этих сталей меньше коробление, чем у других инструментальных сталей. Допускается изготовление плашек из быстрорежущих сталей. При этом необходима доводка резьбового профиля специальными притирами.

Из экономических соображений, для изготовления плашки выбираем сталь ХГСВ.

Таблица 2.1 Конструктивные и геометрические параметры плашек

№	Наименование параметра	Обозначение	Значение
1	2	3	4
1	Наружный диаметр плашки, мм	D п	45
2	Наружный диаметр резьбы, мм	D	20
3	Средний диаметр резьбы, мм	D 2	19,0505
4	Внутренний диаметр резьбы, мм	D 1	19,9175
5	Угол заборного конуса, градус	ц	30
6	Режущая часть, мм	l 1	0,3
7	Калибрующая часть, мм	l 2	4
8	Толщина плашки, мм	H	14
9	Число перьев, шт	Z	5
10	Диаметр стружечных отверстий, мм	d c	12
11	Диаметр окружности, определяющий положение осей стружечных отверстий, мм	d ц	30
12	Ширина пера, мм	m	5,5
13	Ширина просвета, мм	C	7
14	Передний угол при вершине зуба, градус		20
15	Задний угол при вершине зуба, градус		7
16	Падение затылка	K	1,5
17	Толщина стенки, мм	e	1,2
18	Ширина паза, мм	b	5,3
19	Диаметр выточки, мм	D в	42,6

3.1 Общие сведения

Чистовые фасонные зуборезные фрезы (дисковые, пальцевые) проектируются обычно как фрезы с затылованными зубьями. У этих инструментов передний угол принимается равным нулю и передняя плоскость проходит через ось фрезы. В этом случае профиль зуба фрезы в осевом сечении будет при обработке прямозубых колес совпадать с профилем детали. Поэтому профилирование чистовых фасонных зуборезных фрез для обработки прямозубых колес заключается в определении профиля впадины зуба зубчатого колеса.

Как известно, профиль зуба эвольвентного зубчатого колеса состоит из эвольвентного участка и переходной кривой во впадине зуба.

Рис. 3.1 — Схема профилирования фасонных зуборезных фрез

Эвольвентой окружности называют плоскую кривую, которая описывается любой точкой производящей прямой при ее качении без скольжения по основной окружности радиуса r ₀ (рис. 3.1, а).

3.2 Определение профиля эвольвентного участка

Радиус основной окружности

(3.1)

Радиус вершины зубьев колеса

(3.2)

Радиус делительной окружности

(3.3)

Радиус окружности впадин колеса

(3.4)

На эвольвентном участке профиля условно отмечаем девятнадцать точек так, чтобы выполнялось условие:

где r _y — радиус произвольных окружностей, проведенных через выбранные точки.

(3.5)

Угол профиля зубчатого колеса на окружности r ₁ :

(3.6)

где =20 — угол профиля исходного контура.

Угол n ₁ определяем по формуле:

Рассчитаем координаты всех 18 точек при помощи программы.

3.3 Выбор геометрических параметров зубьев фрезы

Задача выбора — назначить такую геометрию режущей кромки, при которой неблагоприятные участки профиля находились бы в возможно лучших условиях работы.

Значения текущих нормальных задних углов зуба дисковой зуборезной модульной фрезы по высоте профиля переменны и для любой точки профиля фрезы могут быть определены по формуле:

_nu0 = arctg (r_a0 / r_y0 tg _a0 sin _y0 ) (3.8)

где r _{a 0} — радиус вершин зубьев фрезы;

r _{y 0} — текущий радиус зуба фрезы;

_{a 0} — задний угол на вершине зуба фрезы;

_{y 0} — передний угол профиля зуба фрезы.

Зная что _a0 = 90, r_y0 = r_a0 — y_B = 90 — 6.8 = 83.2, _y0 = 12 найдем _a0 :

_a0 = arctg ( tg _nu0 r_y0 / r_a0 sin_y0 ) = arctg(tg383.2/90sin12) = 13

Найдем величину затылования:

K _o = tg_{a 0} 2 r_{a 0} / z₀ = tg13 2 90 / 10 = 13,05 (3.10)

где z ₀ — число зубьев фрезы.

3.4 Определение конструктивных элементов фрезы

Таблица 3.1 Конструктивные параметры фрезы

№	Наименование параметра	Обозначение	Значение
1	2	3	4
1	Диаметр фрезы наружный, мм	D A0	100
2	Диаметр отверстия фрезы, мм	d 0	32
3	Число зубьев фрезы, шт	z 0	11
4	Радиус закругления дна стружечной канавки, мм	r 1	1
5	Угол впадины стружечной канавки, град		35
6	Ширина фрезы, мм	B 0	21,5

3.5 Выбор материала и технические требования

По ГОСТ 19265-87 выбираем марку стали фрезы — Р6М5. , Шероховатость обработанных поверхностей по ГОСТ 2789-73 должна быть:

• передняя поверхность — 7-й класс;
• поверхность опорных торцов — 8-й класс;
• поверхность посадочного отверстия — 7-й класс;
• затылованые поверхности профиля зубьев — 6-й класс.

Твердость режущей части — HRC _э 63 … 65

Предельные отклонения наружного диаметра по H16, толщина по h12, посадочные отверстия по H7.

Допустимые отклонения:

• отклонение от радиальной передней поверхности +- 45;
• радиальное биение по наружному диаметру, относительно оси отверстия, мкм:
• o для двух смежных зубьев — 5 мкм;
• o за один оборот фрезы — 100 мкм.

Биение торца в точках, наиболее удаленных от отверстия фрезы 40 мкм. Биение боковых режущих кромок зубьев в направлении нормали к профилю 10 мкм.

Разность расстояний от торцевых плоскостей фрезы до точек профиля, лежащих на одном диаметре, 250 мкм.

Погрешность профиля ,мкм:

• на участке эвольвенты — 80;
• на вершинах зуба и на закруглениях — 160.

4.1 Теоретические сведения

Червячные шлицевые фрезы это инструмент работающий по методу огибания профиля обрабатываемой детали. Червячные фрезы представляют собой червяк, на котором прорезаны канавки образующие переднюю поверхность зубьев и пространство для размещения стружки. Витки затылованы с целью получения задних углов. Червячные шлицевые фрезы бывают двух типов — для нарезания шлицевых валов с эвольвентным профилем шлицев и шлицевых валов с прямобочным профилем. Эти фрезы применяются для обработки валов с различным типом центрирования — с центрированием по наружному или внутреннему диаметру и боковым граням. Для нарезания шлицевых валов с центрированием по внутреннему диаметру и боковым граням предназначены червячные фрезы с «усиками», обеспечивающие получение прямолинейного участка по всей высоте зуба вала, а образуемые ими канавки у основания зубьев облегчают процесс шлифования. Для нарезания шлицевых валов с центрированием по наружному диаметру и боковым граням служат червячные фрезы без усиков. Червячные фрезы проектируются в зависимости от серии вала — легкая, средняя или тяжелая и изготовляются следующих классов точности:

• Класс А. Применяются для чистового нарезания шлицевых валов с полями допусков по толщине зуба d9, h9, e9, f9 и внутреннему диаметру — e9;

• Класс В. Применяются для чистового нарезания шлицевых валов с полями допусков по толщине зуба d10 и внутреннему диаметру — e8 (допуск на наружный диаметр вала не лимитируется);
• Класс С. Предназначен для черновой обработки шлицевых валов.

По конструкции червячные фрезы бывают:

• цельные;
• насадные;
• сборные.

По виду обработки:

• черновые (как правило, многозаходные);
• чистовые и прецезионные.

По виду червяка положенного в основу червячной фрезы:

• эвольвентные;
• архимедовы;

— – конволютные.

4.2 Исходные данные

Спроектировать червячную шлицевую фрезу для нарезания шлицевого вала D — 6x18x22h7x5e8 с фаской . Материал вала Cталь 35ХМ.

4.3 Расчет червячной шлицевой фрезы , Спроектируем однозаходную червячную шлицевую фрезу. , Расчетный наружный диаметр

мм, (4.1)

где — минимальный размер фаски.

Расчетный внутренний диаметр

мм, (4.2)

где — поле допуска на внутренний диаметр.

Расчетная ширина шлица:

мм, (4.3)

где — поле допуска на ширину шлица.

Диаметр начальной окружности:

мм. (4.4)

По ГОСТ 8027-87 выбираем:

• наружный диаметр мм;
• диаметр посадочного отверстия мм;
• длинa фрезы мм;
• количество стружечных канавок .

Величина падения затылка зуба фрезы:

мм, (4.5)

мм,

где — задний угол фрезы.

Угол подъема винтовой линии:

• (4.6)

Шаг винтовой стружечной канавки:

мм. (4.7)

Диаметр буртиков:

мм. (4.8)

Координаты точек теоретического профиля фрезы:

, (4.9)

, (4.10)

где — радиус начальной окружности;

• угловые параметры точек теоретического профиля;
• угол между боковой стороной шлица и прямой;
• номера точек (1, 2, 3, 4 соответственно).

Координаты центра заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугой одной окружности:

, (4.11)

• (4.12)

Радиус заменяющей окружности:

• (4.13)

Максимальное отклонение дуги заменяющей окружности от теоретического профиля:

, (4.14)

• (4.15)

Неточность профиля:

, (4.16)

где — допуск на ширину шлица.

Координаты центра первой заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей по формуле 4.12

Радиус первой заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей , Угловые параметры:

, (4.17)

Радиус второй заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей:

• (4.18)

Координаты центра первой заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей:

, (4.19)

• (4.20)

Шаг профиля по нормали:

, (4.21)

где — количество шлицев.

Ширина зуба фрезы по начальной прямой:

• (4.22)

Результаты расчетов приведены в приложении.

Для червячной шлицевой фрезы ГОСТ 8027-87 устанавливает такие допуски:

• допуск на отклонение осевого шага фрезы ±0,015 мм;
• допуск на накопленное отклонение шага на длине любых трех шагов 0,036 мм;
• допуск на отклонение профиля передней поверхности 0,05 мм;
• допуск на отклонение накопленной ошибки окружного шага стружечных канавок 0,063 мм;
• допуск на отклонение направления стружечных канавок на длине 100 мм рабочей части фрезы ±0,080 мм;
• на всей поверхности фрезы не должно быть трещин, заусенцев и следов коррозии, на шлифованных поверхностях не должно быть забоин и выкрошенных мест;
• допуск на радиальное биение по обоим буртикам 0,006 мм;
• допуск на биение опорных торцов 0,005 мм;
• допуск на полное биение вершин зубьев фрезы 0,032 мм;
• допуск на посадочный диаметр мм.

4.4 Обоснование выбора материала

Данная червячная шлицевая фреза предназначена для нарезания шлицевого вала D — 6x18x22h7x5e8. Проектируемая фреза изготавливается из быстрорежущей стали Р6М5. Эта сталь является более дешевым заменителем стали Р18, и, так же как и сталь Р18, предназначена для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых, легированных, конструкционных сталей (предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а так же инструмента работающего с ударными нагрузками) [10].

После закалки и отпуска сталь Р6М5 имеет твердость 63…65 HRC, которой вполне достаточно для нарезания шлицев на вале из стали 35, твердость которой после отжига 240 НВ. По сравнению со сталью Р6М5Ф3 быстрорежущая сталь Р6М5 имеет немного меньшие механические свойства однако сталь Р6М5 не склонна к перегреву и обезуглероживанию, Р9М4К8 имеет более высокие механические свойства, чем Р6М5, однако она применяется для обработки высокопрочных и жаростойких сталей и имеет более высокую стоимость. Обработка ведется методом обкатки — одновременно вращается и фреза и вал. Метод получения шлицевого вала является высокопроизводительным, но менее точным по сравнению с методом копирования — получение шлицевого вала долбяками, дисковыми фасонными фрезами.

5.1 Основные теоретические сведения

В силу того, что срок службы режущих частей инструмента ограничен, экономически целесообразно устройства, обеспечивающие их функционирование, выделить в отдельные агрегаты.

Конструкция вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ и ГПС состоит из двух основных элементов: базовых приспособлений для установки на станке и присоединительных поверхностей для установки режущего инструмента. Устройство, осуществляющее автоматическую смену инструмента и его крепление на станке, определяют конструкцию хвостовика, который должен быть одинаковым для всего инструмента к данному станку. Для получения заданных размеров детали без пробных проходов в соответствии с программой, необходимо введение в конструкцию вспомогательного инструмента устройств, обеспечивающих регулирование положения режущей кромки

В современном машиностроении широко используется система вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ по РТМ2- П14-2-84 в который на основе проведенной унификации содержится необходимая для практики номенклатура типовых конструкций.

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.

Точность обработки зависит от погрешности инструментальных блоков. Точность инструментальных блоков регламентируется допустимым радиальным биением. Для метчика допустимое биение режущих кромок составляет 0.056 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.

Применение теоретико-вероятностных методов позволяет рассчитать зависимость биения инструмента от точности изготовления вспомогательного инструмента. Угловые ошибки звеньев (перекосы осей) и векторные ошибки (параллельное смещение осей) элементов инструментальных блоков можно суммировать путем приведения перекосов осей к векторному виду в плоскости замыкающего звена (биение режущей части) через передаточные отношения.

5.2 Исходные данные

Спроектировать инструментальный блок для нарезания резьбы М8-7K, длиной L=12 мм с регулированием вылета цилиндрической оправки относительно переходной втулки с конусом 7:24 в пределах l ₁ =230…l₂ =265 мм. Станок с ЧПУ класса точности Н. Обработка отверстия выполняется при вылете шпинделя до l₃ =250 мм. Инструмент — метчик, конус 7:24 — №50, точность конуса 7:24 — АТ5, точность цилиндрического соединения 7:24 — IT5, материал детали Сталь 35 . Режимы резания: t₀ =0.65 мм; S₀ =1.25 мм/об. Для заданного инструментального блока с метчиком рассчитать точность позиционирования инструмента. Размеры и конструкция присоединительных поверхностей блока с конусом 7:24 должны соответствовать ГОСТ 25827-83.

5.3 Расчет точности позиционирования инструментального блока

Для сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ разработан ГОСТ 25827-83, регламентирующий основные размеры хвостовиков инструмента конусностью 7:24 для станков с ЧПУ. Хвостовик применяется на станках как с автоматической, так и с ручной сменой инструмента.

В хвостовик вставляется метчикодержатель, который крепится и регулируется с помощью двух болтов и гайки. В нем предусмотрен так называемый компенсатор подач, а также плавающая муфта (она сглаживает не попадание в отверстие).

Биение конического отверстия шпинделя станка с ЧПУ класса точности Н у торца составляет 0.008 мм, на вылете 300 мм — 0.010 мм, т. е. Допустимый перекос равен 0.001 мм на длине 300 мм.

Степень точности изготовления конических поверхностей 7:24 — АТ6. Биение цилиндрического отверстия относительно конуса 7:24 на корпусе патрона 0.0012 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 300 мм, равным 0.001/300 (погрешность угловая, поверхность шпинделя — цилиндрическая, поэтому , передаточное отношение А=100/300=0.3, действительный вылет шпинделя 100 мм);

• перекосом оси цангового патрона от погрешности изготовления конусов 7:24 (погрешность угловая 0.0025/100, конус наружный, , А=3, вылет оправки относительно конуса равен 300 мм);

• цилиндрического отверстия в оправке (погрешность векторная 0.001 мм, , А=3);
• биением цилиндрического отверстия относительно оси хвостовика патрона (погрешность векторная 0.001/100, , А=1.4);
• радиальным биением цилиндрического отверстия в цанге для установки метчикодержателя (погрешность векторная 0.001 мм, , А=1);
• радиальным биением цилиндрического отверстия в метчикодержателе для установки инструмента (погрешность векторная 0.001 мм, , А=0.6);

Находим коэффициент относительного рассеяния замыкающего звена:

• (5.1)

Половина допустимого биения режущей части инструмента как замыкающего звена:

мм, (5.2)

где — коэффициент относительного рассеяния замыкающего звена;

• принятое за скалярную величину произведение векторной величины на свое передаточное отношение ;
• м — приведенный коэффициент относительного рассеяния присоединительных поверхностей вспомогательного инструмента.

Т. е. биение оправки 2е=0.0262 мм, что меньше допустимого биения режущих кромок [2е]=0.056 мм.

6.1 Общие сведения

Торцовые фрезы широко применяются при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Ось их устанавливается перпендикулярно обработанной плоскости детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и формируют обработанную поверхность, у торцовых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности.

Так как на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцовой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, могут быть самыми разнообразными. В практике находят применение торцовые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Причем углы в плане Ф на торцовых фрезах могут меняться в широких пределах. Наиболее часто угол в плане Ф на торцовых фрезах принимается равным 90° или 45—60°. С точки зрения стойкости фрезы его целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность обработки детали.

Торцовые фрезы обеспечивают плавную работу даже при небольшой величине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцовых фрез не зависит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диаметром фрезы. Торцовая фреза может быть более массивной и жесткой, по сравнению с цилиндрическими фрезами, что дает возможность удобно размещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами. Торцовое фрезерование обеспечивает обычно большую производительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцовыми фрезами.

6.2 Порядок проектирования

1. Определить номинальный наружный диаметр фрезы D (диаметр вершины зубьев) и диаметр посадочного отверстия d.

Наружный диаметр фрезы:

(6.1)

где В — ширина обрабатываемой поверхности, мм.

Полученное значение наружного диаметра D округлить до ближайшего из стандартного ряда, затем выбрать посадочный диаметр d.

Принимаем: D=200 мм; d=50 мм; число зубьев Z=10.

2. Установить число зубьев Z по формуле:

(6.2)

где

Значение Z округлить до четного числа и сравнить с табличным.

Выбранное число зубьев Z проверить по условию равномерности фрезерования (симметричного):

(6.3)

где

• угол контакта фрезы с заготовкой.

(6.4)

3. Выбрать марку твердого сплава пластины, подачу на зуб и скорость резания V.

Выбираем марку твердого сплава пластины — Т5К10;

Подача на зуб

Скорость резания [1.с.352, табл.9.13].

4. Определить мощность резания, частоту вращения шпинделя станка и минутную подачу.

4.1 Эффективная мощность резания, кВт,

(6.5)

где Е — величина, учитывающая влияние подачи и соотношение D/В — 1,4;

• глубина резания (припуск на обработку) — 6;
• коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала — 1,3.

Мощность привода главного движения фрезерного станка

(6.6)

где К = 1,3…1,5 — коэффициент, допускающий кратковременную перегрузку станка;

• КПД станка-0,75.

4.2 Определить фактическое требуемое число оборотов (частоту вращения) шпинделя, мин ^-1 :

(6.7)

4.3 Рассчитать фактическую минутную подачу

(6.8)

Выбрать модель фрезерного станка в зависимости от и установить номер конуса его шпинделя (7:24).

Выбираем модель фрезерного станка — вертикально фрезерный станок 6560, — 15,0, с номером конуса шпинделя -50 (7:24).

Сопоставить расчетные значения , с характеристиками станка

Выбрать в зависимости от обрабатываемого материала рекомендуемые значения главного угла в плане и вспомогательного угла в плане в таблице 6.1.

Таблица 6.1. — Выбор значений главного и вспомогательного углов

Обрабатываемый материал
сталь		12-16	6-8	12-15	15-60	5	-5…5

Принимаем главный угол в плане , вспомогательный угол в плане

Определить число граней пластины:

(6.9)

В торцевой фрезе общего назначения

Для принятого числа граней определяем угол при вершине пластины:

(6.10)

и устанавливаем окончательное значение угла в плане:

(6.11)

Выбрать форму и размеры твердосплавной пластины в зависимости от числа граней глубины резания t и углов, а также указать ее обозначение.

Выбираем марку твердого сплава — по ГОСТ 3882-74.

Выбираем форму и размеры твердосплавной пластины — по ГОСТ 19065-80.

Выбираем обозначение твердосплавной пластины — по ГОСТ 19042-80.

Выбираем [1, стр.135, таб. 4.13] пластину пятигранной формы класса допуска U с отверстием и стружколомающими канавками для торцевых фрез, с длиной режущей кромки l=11,5 мм, толщиной пластины S=4,76 мм и радиусом при вершине r=0,8 мм из сплава Т5К10.

Форма пластины — пластина пятигранной формы с отверстием для проходных резцов и торцевых фрез.

Обозначение пластины 10114-110408 ГОСТ 19065-80

10-форма пластины,

1-задний угол,

1-классификация пластины,

4-конструктивные особенности (стружколоматель),

11-длина режущей кромки,

04-толщина пластины,

08-радиус при вершине.

Основные параметры сменных пластин пятигранной формы. [1, стр. 141, таб. 4.16]:

• Длина режущей кромки l -11,5мм;
• Толщина пластины S -4,76мм;
• Радиус при вершине r -0,8мм;
• Диаметр описывающей окружности d -15,875;
• Диаметр отверстия d1 -6,35;
• m -17,562.

Стандартные пяти- и шестигранные пластины изготавливаются с углом

Для достижения выполнения двух условий — равенств допускается отклонение углов , а угла от рекомендуемых значений Принимаем

8.3 Класс допуска пластины устанавливаем по [1, с. 127, табл. 4.13] U или 1.

8.4 Конструктивные особенности по [1, с.1 27, табл. 4.13] — наличие стружколомающих канавок и отверстия — код 3.

8.5 Длина режущей кромки — 11 мм [1, с. 127, табл. 4.13].

8.6 Толщина пластины S — 4,76 мм [1, с. 127, табл. 4.13].

8.7 Радиус при вершине r — 0,8 мм [1, с. 127, табл. 4.13].

9. Определить угловые параметры опорной плоскости пластины в корпусе фрезы:

• углы наклона опорной пластины в нормальной и главной секущей плоскостях:

(6.12)

(6.13)

• осевой и торцевой углы опорной плоскости:

(6.14)

(6.15)

• угол наклона опорной плоскости щ:

(6.16)

Рассчитать передний угол

(6.17)

Рассчитать вспомогательный задний угол

• инструментальный главный и вспомогательный и углы в плане, необходимые для изготовления гнезда под пластину в опорной плоскости:

(6.18)

(6.19)

• точное значение вспомогательного угла в плане

(6.20)

• угол наклона вспомогательной режущей кромки

(6.21)

• вспомогательный задний угол

(6.22)

Сравниваем вычисленные значения с рекомендуемыми табличными:

Таблица 6.2 — Геометрические параметры

Угол	Табличное значение	Расчетное значение
	-5…5 о	5 о
	15 о	17 о

Разрабатываем конструкцию крепления пластины в корпусе фрезы.

Определить смещение опорной поверхности S державки (кассеты) в корпусе фрезы:

(6.23)

где

=H=23,5 — при вертикальном расположении державки;

• расстояние от опорной поверхности державки до вершины режущего элемента;
• L — вылет державки.

Выбрать способ крепления фрезы на шпинделе станка.

Присоединительные размеры фрез, закрепляемых на фрезерных оправках, а также на концах шпинделей выбираем по [3, с. 244, табл. 88, 89].

Фрезы с основные размеры корпусов которых, приведены в таблице 4, закрепляются на шпинделе с помощью концевых оправок с хвостовиком конусностью 7:24 для насадных торцевых фрез.

Таблица 6.3. — Конструктивные элементы торцовой фрезы

D(	D (H7)	d 1	d 3	B (H11)	l 1	H (±0,15)
200	50	62	130	18,4	32	63

Материал: Сталь 60 ГОСТ 1050-88.

Торцевой паз выполнен по ГОСТ 9472-70. Размеры конусов 7:24 приведены в [1, с. 191, табл. 6.23], размеры конусов оправок и центрового отверстия для них — в [1, с. 186, табл. 6.17, с. 192, табл. 6.25.].

1. Гончар Н.В., Філін Г.О. Методичні вказівки до виконання курсового проекту. — Запоріжжя, ЗНТУ, 2006. — 82с.

2. Общестроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства. — М.: Экономика, 1991. — 160с.

3. Методичні вказівки до практичних занять з технології машинобудування (розділ — проектування технологічних процесів) для студентів спеціальностей: 8.090205, 8.090203, 8.090214, 7.100101 усіх форм навчання / Укл. В.Д. Хорошков, О.В. Алексеєнко, Д.В. Павленко — Запоріжжя, ЗДТУ, 1999р. — 76с.

4. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. — М.: Машиностроение, 1980. — 591 с.

5. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1989. — 496 с.: ил.