Министерство образования и науки Украины Донецкий Национальный Технический Университет

Кафедра “Металлорежущие станки

и инструмент “

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: ,,Металлорежущий инструмент”

на тему: ,,Расчёт металлорежущего инструмента”

ПК 04.28.43.000.00

Выполнил:

ст. гр. МС-02б Левченко А.А.

Консультант: Киселёва И.В.

Нормоконтролёр: Киселёва И.В.

Донецк 2005

ЗАДАНИЕ

Спроектировать режущие инструменты и приспособление для обрабатываемого материала Сталь 20ХН:

1.Протяжка для обработки шлицевой втулки:

L= 110 мм, Ra=2,5 мкм, D - 10×82×92H8×10H9;

2. Долбяк для обработки зубчатых колёс:

m=2 мм, z₁=60, z₂=120, обрабатываемый материал Сталь 8А;

3. Развёртка комбинированная для обработки отверстий:

d₁=22H7 мм, d₂=28H8 мм, l₁=l₂=38 мм;

4. Патрон плавающий для крепления развёртки.

РЕФЕРАТ

Курсовой проект: стр. 29, рис. 14,табл. 2, приложений 4, источников 4.

Объект исследования—металлорежущие инструменты: протяжка шлицевая, развёртка комбинированная и долбяк для обработки зубчатых колёс.

Цель работы: спроектировать указанные инструменты для обработки деталей с заданными размерами и параметрами.

В курсовом проекте приведены расчеты всех параметров и размеров указанных инструментов, выбраны материалы для изготовления инструмента и станки, на которых будет вестись обработка.

Разработаны рабочие чертежи расчитуемых инструментов.

ПРОТЯЖКА, РАЗВЁРТКА, ДОЛБЯК, СТРУЖЕЧНЫЕ КАНАВКИ, ХВОСТОВИК, МОДУЛЬ, ЗАТЫЛОВАНИЕ.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Расчет шлицевой протяжки

2. Расчет долбяка для обработки зубчатых колес

3. Расчет комбинированной развёртки

4. Выбор плавающего патрона

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Изучение курса “Проектирование и производство металлорежущих инструментов” дает знания по расчету, конструированию, производству и эксплуатации инструментов, применяемых при обработке металлов резанием.

В курсовой работе проектируется такой инструмент как, протяжка шлицевая, развёртка комбинированная и долбяк для обработки зубчатых колёс.

Протяжка – многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвиями в направлении перпендикулярном к направлению скорости главного движения. Предназначена для обработки при поступательном главном движении резания и отсутствия движения подачи. Она является самым производительным инструментом. Протяжки – металлоемкий, сложный в изготовлении, и поэтому дорогой инструмент. Экономическая целесообразность их применения оправдывается при обеспечении оптимальных элементов конструкций и режимов резания, качественном изготовлении протяжек правильной эксплуатации.

При проектировании зуборезных инструментов, помимо решения общих вопросов, связанных с оформлением режущих инструментов, важным моментом является правильное определение и технологическое воспроизводство режущих кромок. Последнее обуславливает точность получения профиля изделия, а это является основным в технологии изготовления любого изделия. В основу конструкций долбяков положено цилиндрическое инструментальное колесо с непрерывно изменяющейся высотной коррекцией его зубьев от одного торцового сечения к другому, что необходимо для создания на нем задних углов резания. В подавляющем большинстве случаев ось долбяка располагается параллельно оси нарезаемого колеса. Долбяки применяют для нарезания колес с прямыми и винтовыми зубьями, с внешним и внутренним их расположением. Долбяками можно нарезать блочные и шевронные колеса. Особенно эффективно применять их при обработке колес с узким ободом, имеющих большое z₁ с модулем m до 2 мм. Вопрос о рациональном применении долбяка в случаях, когда возможно использование червячной фрезы, должен решаться на основе сравнения машинного времени обработки.

1 РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОТЯЖКИ

Исходные данные

Исходными данными для расчета протяжки являются:

- диаметр отверстия для протягивания D₀, D₀=D=82 мм, так как при центрировании шлицев по наружному диаметру предварительно обработанное отверстие является окончательно обработанным и при протягивании не обрабатывается;

- наружный диаметр шлицев D, D=92 мм;

- внутренний диаметр шлицев d, d=82 мм;

- число шлицев n, n=10;

- ширина шлицев b, b=10 мм;

- размер фаски f и угол фаски β шлицевых пазов, f=0,5^+0,3 мм, β=36^º;

- материал детали - сталь 20ХН;

- длина протягивания L=110 мм;

- шероховатость поверхности R_а=2,5 мкм;

- тяговое усилие станка – 400000 Н, длина хода рабочего ползуна – 2000мм;

- максимальный диаметр отверстия D_max, D_max=82,035 мм.

Рисунок 1.1 – Втулка: а - до протягивания;

б – после протягивания.

Выбор схемы резания

Выбираем групповую (переменную) схему резания. При групповой схеме резания режущая часть протяжки состоит из нескольких групп зубьев разного диаметра. Зубья в каждой группе имеют одинаковый диаметр или высоту. Срезание металла группой зубьев осуществляется за счет увеличения ширины каждого последующего зуба по отношению к предыдущему. Стружкоразделительные канавки отсутствуют, что облегчает сворачивание стружки.

Преимущества данной конструкции состоит в том, что с увеличением подъема на зуб удельная сила резания уменьшается, что приводит к уменьшению суммарного усилия протягивания. Длина протяжки уменьшается на 30%, что способствует повышению производительности процесса протягивания и уменьшению расхода инструментального материала. Увеличивается стойкость протяжки.

Рисунок 1.2 - Схема срезания припуска комбинированной протяжкой

Выбор типа протяжки

Конструктивные особенности, суммарная длина и технологичность шлицевых протяжек во многом зависят от принятой последовательности срезания припуска, т.е. от комбинации зубьев, обрабатывающих те или иные элементы шлицевого отверстия.

При обработке шлицевой втулки с центрированием по наружному диаметру используются протяжки типа B [1,с.8]. Схема конструкции протяжки показана на рис. 1.3.

Для обрабатываемого материала Сталь 20ХН соответствует I группа обрабатываемости.

Рисунок 1.3 – Конструкция протяжки

Согласно I группе обрабатываемости стали, выбираем материал режущей части протяжки R6M5 [1,табл.3, стр.11].

Наименьший диаметр предварительно-обрабатываемого отверстия

D_o=D

где D-наименьший диаметр протягиваемого отверстия, D=82 мм;

D_o=D=82 мм

Тип хвостовика и его размеры

Протяжки из быстрорежущей стали с D>40 мм изготавливают из стали 40Х сварными или. Тип хвостовика и его размеры выбирают в зависимости от вида патрона протяжного станка, предпочтение отдают быстросменным патронам [1,с.12].

Согласно [1,табл.5] выбираем размеры хвостовика.

Таблица 1.1 – Размеры и допустимые силы резания для хвостовика

Dхв	D1	D2	L1	L2	L3	C	Площадь опасного сечения А-А, мм2	Силы резания, допускаемые прочностью хвостовика на разрыв Рдоп, Н
75	62	74	125	25	38	12	3018	1207200

Рисунок 1.4 - Основные размеры хвостовика

Шаг черновых зубьев:

Полученное значение шага зубьев t округляется до ближайшего большего стандартного указанного в [1,табл.6,стр.15].Принимаем t=20 мм

Согласно [1,табл.6,стр.14] этот шаг относиться к 12 профилю, в=6,0 мм, R=14 мм, r=4,5 мм, h=9,0 мм, F_окт=63,5 мм², F_пол=124 мм².

Рисунок 1.5 – Размеры профилей зубьев протяжек

Максимально допустимая сила резания:

а) сила резания, допускаемая прочностью хвостовика Р_хв в опасном сечении (по шейке хвостовика) Р_хв=1207200 Н;

б) сила резания, допускаемая прочностью опасного сечения по впадине первого зуба:

Р_оп=(π·D /4)·[σ_в],

где – D_оп=D₀-2h=82-2·9=64 мм – диаметр опасного сечения;

[σ_в]=400 МПа;

Р_оп=(π·64²/4)·400 =1254,827 кН.

в) расчетное тяговое усилие станка

- принимаем горизонтально-протяжной автомат для внутреннего протягивания 7А540;

- номинальная тяговая сила 400000 Н;

- наибольшая длинна хода салазок 2000 мм;

- мощность эл. двигателя привода главного движения 18,5 кВт.

Р_ст=К·Q=400000·0,9=360 кН,

где Q= 400000 Н - номинальная тяговая сила;

К=0,9 – КПД станка.

За величину максимально допустимой силы резания Р_доп принимаем меньшее усилие из трех, т.е. Р_доп=Р_ст=360 кН.

Максимальная глубина стружечной канавки:

;

Условие выполняется:

, 9,0 24,1.

Коэффициент заполнения стружечных канавок для стали к=3 [1,c.16].

Определим подачу на черновые секции:

S_zч=F/(L·K)=63,58/(110·3)=0,19,

где F=F_акт=63,58 мм² – площадь стружечной канавки зуба.

Фактический коэффициент заполнения стружечной канавки:

К_min= F/(L· S_zч)=63,58/(110·0,19)=3,04;

К_min>K

3,04>3

Выбор угла фаски.

Угол фаски выбирается в зависимости от числа шлицев:

при количестве шлицев n=10, =36⁰.[1,c.24]

Расчет размеров определяющих положение фаски

a) Размер М:

М=0,5*d*sin(_в+);

b_n=b_max-_B –ширина шлицевого выступа на протяжке;

b_max=10H9=10,036 мм – наибольшая допустимая ширина шлицевой

канавки на детали;

_B=(0,005-0,01) мм – наибольшая величина разбивания на ширине шлица;

b_n=b_max-_B=10,036-0.005=10,031 мм;

_в=arcsin[(b_n+2f)/d]= arcsin[(10,031+2*0.5)/82]=7,73°;