125248 (Проектирование металлорежущих инструментов), страница 3

Многие отечественные протяжные станки оснащены патронами. В них применены 2 кулачка прямоугольного сечения, каждый из которых охватывает примерно половину рабочего конуса хвостовика протяжки.

В корпусе 1 (рис. ниже) выполнены отверстия под кулачки 2. Сверху кулачки 2 поддерживаются осью 3. Плунжеры 4 со сферическими наконечниками поджимают кулачки 2 к центру патрона (упору 5). Резьбовыми пробками 6 регулируют силу нажатия пружин 7, действующих на плунжеры 4. Гайкой 8 фиксируется положение патрона. Винтами 9 крепятся оси 3.

Патрон предназначен для горизонтально-протяжного станка 7510М.

Задание №3

Сконструировать червячную модульную фрезу для обработки зубчатого венца с внешними зубьями.

Исходные данные:

– угол зацепления: ;

– модуль нормальный: ;

– коэффициент высоты головки и ножки зуба: ;

– коэффициент радиального зазора: ;

– число зубьев: ;

– угол наклона зубьев: ;

– направление зубьев: левое;

– коэффициент коррекции нормальный: 0,0;

– степень точности: 7-С;

– материал: сталь 40ХН;

– прочность: ;

– вид фрезерования червячной фрезой: окончательное.

3.1 Расчет основных конструктивных элементов червячной фрезы

1. Выбор профиля зубьев червячной фрезы

Данная фрезу имеет класс точности – А, спрофилирована на основе Архимедова червяка. Данный метод профилирования основан на замене криволинейного профиля боковой стороны в осевом сечении эвольвентного червяка на прямолинейный, близкий к нему. В этом случае приближенного профилирования червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем происходит замена эвольвентного основного червяка на Архимедов червяк. Червячные фрезы, спрофилированные приближенно на основе Архимедова червяка, образуют, по сравнению с другими методами приближенного профилирования, наименьшие погрешности профиля зубьев нарезаемых колес в виде небольшого подреза ножки и среза головки, благоприятно влияющие на условие зацепление сопрягаемой пары зубчатых колес. Кроме того, такие червячные фрезы имеют следующие преимущества:

• боковые стороны зубьев Архимедовых червячных фрез можно затыловать в радиальном направлении;

• для окончательного контроля профиля боковой стороны зубьев Архимедовых червячных фрез разработаны и используются специальные приборы, обеспечивающие высокую и стабильную точность измерения.

При проектировании чистовых червячных фрез для цилиндрических колес с эвольвентным профилем приближенное профилирование на основе Архимедова червяка является предпочтительным.

2. Порядок расчета основных конструктивных элементов червячной фрезы

2.1 Число заходов

Число заходов червячной фрезы является одним из факторов, влияющих на производительность при нарезании цилиндрических колес. На выбор числа заходов червячных фрез влияет степень точности нарезаемых колес и их размеры (число зубьев и модуль). Червячные фрезы, особенно чистовые, проектируются однозаходными. Принимаем .

2.2 Угол подъема винтовой линии по делительному цилиндру

Погрешности профиля зубьев нарезаемых колес с эвольвентным профилем, связанные с приближенным профилированием червячных фрез, в значительной степени зависят от величины угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру фрез. С увеличением угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру величина погрешности профиля зубьев нарезаемых колес возрастает. Вследствие этого для чистовых червячных фрез величина угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру принимается не выше . Принимаем .

2.3 Направление винтовой линии по делительному цилиндру

Выбор направления винтового гребня червячной фрезы зависит от направления зубьев нарезаемых колес. Т.к. направление зубьев левое, то направление винтового гребня фрезы принимаем одноименным с направлением зубьев нарезаемого колеса.

2.4 Наружный диаметр

Ориентировочная величина наружного диаметра червячной модульной фрезы определяется по формуле:

Принимаем .

2.5 Форма зубьев

В конструкциях червячных фрез с затылованной задней поверхностью применяются следующие две основные формы зубьев:

1. форма а) имеет один участок задней поверхности по архимедовой спирали со спадом, равным ;

2. форма б) имеет два участка затылованной задней поверхности, образованной по архимедовой спирали: первый участок со спадом и второй – со спадом .

Используем так называемую форму б). Первый (основной) участок затылованной задней поверхности формируется окончательно после термической обработки шлифованием. Второй участок предназначен для обеспечения свободного выхода шлифовального круга при обработке первого и формируется затыловочным резцом до термической обработки. Червячные фрезы с зубьями по форме б) характеризуются повышенной точностью размеров профиля и стойкостью. Форма б) зубьев применяется в конструкциях червячных фрез для чистовой и окончательной обработки зубьев нарезаемых колес до 8-й степени точности.

2.6 Ориентировочное число зубьев фрезы в торцевом сечении

Число зубьев фрезы в торцевом сечении влияет на количество резов, формирующих боковую сторону зубьев нарезаемых колес. Для повышения точности профиля зубьев нарезаемых колес и производительности обработки предпочтительно принимать максимально допустимое число зубьев.

Ориентировочное число зубьев в торцевом сечении затылованных червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем определяется по формуле:

, где

коэффициент, учитывающий форму зубьев червячных фрез;

, принимаем .

2.7 Величина спада задней поверхности зубьев фрез

Величина спада задней поверхности зубьев фрезы на первом участке определяется по формуле:

, где

задний угол на вершине , принимаем ;

, принимаем ;

Величина спада задней поверхности зубьев на втором участке принимается равной:

, где

поправочный коэффициент, для фрез общего назначения ;

, принимаем .

2.8 Радиус впадины стружечной канавки

Величина радиуса впадины стружечной канавки определяется по формуле:

Принимаем .

2.9 Глубина профиля

Величина глубины профиля или шлифованная часть зубьев червячных фрез равна:

.

2.10 Глубина стружечной канавки

Размер глубины стружечной канавки определяется в зависимости от формы зубьев червячных фрез.

Для червячных фрез с зубьями по форме б):

;

Принимаем .

2.11 Угол впадины стружечной канавки

Величина угла впадины стружечной канавки принимается в зависимости от числа зубьев фрезы следующих значений:

– при .

2.12 Окончательное число зубьев в торцевом сечении

Число зубьев в торцевом сечении окончательно устанавливается для червячных фрез с зубьями по форме б) из условия обеспечения свободного выхода шлифовального круга дискового типа при обработке первого участка затылованной задней поверхности. Этому соответствует отсутствие контакта рабочей поверхности шлифовального круга с зубом червячной фрезы, следующим за шлифуемым. Окончательное значение числа зубьев в торцевом сечении определяется по ГОСТ 9472-60.

Принимаем .

2.13 Диаметр отверстия

В целях увеличения жесткости крепления фрезы диаметр отверстия под оправку следует брать максимально допустимым. Ориентировочное значение размера диаметра отверстия определяется по формуле:

;

По ГОСТ 9472-60 принимаем .

2.14 Длина рабочей части фрезы

Приближенное значение величины длины рабочей части червячной фрезы определяется по формуле:

Принимаем .

2.15 Общая длина фрезы

Величина общей длины фрезы определяется по формуле:

, где

длина цилиндрических буртиков фрезы, принимаем ;

.

2.16 Диаметр буртиков

Цилиндрическая поверхность буртиков используется для контроля установки фрезы на станке. Диаметр буртиков принимается равным:

.

2.17 Расчетный диаметр делительного цилиндра

Расчетный диаметр делительного цилиндра учитывает изменение ряда геометрических параметров (угол подъема винтовой линии, угол наклона передней поверхности и др.) червячной фрезы при перетачивании ее в процессе эксплуатации. Для уменьшения отклонения эксплутационных значений параметров от расчетных величина расчетного диаметра делительного цилиндра определяется для сечения, расположенного на расстоянии ( ) окружного шага от передней поверхности фрезы. В соответствии с этим расчетный диаметр делительного цилиндра определяется по формуле:

2.18 Расчетный угол подъема винтовой линии по делительному цилиндру

Величина расчетного угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру определяется по формуле:

Принимаем

2.19 Направление стружечных канавок и угол наклона

Стружечные канавки для обеспечения одинаковой величины переднего угла на боковых режущих лезвиях зубьев фрезы располагаются нормально к винтовому гребню и выполняется винтовыми. Угол наклона стружечных канавок принимается равным углу подъема винтовой линии по делительному цилиндру, т.е.

.

2.20 Шаг стружечных канавок

Величина шага стружечных канавок входит в знаки маркировки фрезы и определяется по формуле:

2.21 Осевой шаг зубьев фрезы

Величина шага в осевом сечении фрезы определяется по формуле:

2.22 Размеры профиля зубьев червячной фрезы в нормальном сечении

а) Толщина зуба по делительному цилиндру:

, где

припуск по толщине зубьев нарезаемых колес под дальнейшую обработку, равна 0, т.к. обработка окончательная;