Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Основы проектирования режущего инструмента - файл 1.doc


Основы проектирования режущего инструмента
скачать (3894 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc3894kb.25.11.2011 11:31скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНтСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет



институт дистанционного образования

В.В. Демидов

основы проектирования


режущего инструмента

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет
Институт дистанционного образования

В.В. Демидов

основы проектирования

режущего инструмента
Учебно-методический комплекс


Ульяновск 2008

Удк

Ббк 31.37 я7

Р 79

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Рецензенты:

Демидов В.В.

Р 79 Основы проектирования режущего инструмента: учебно-методи-ческий комплекс / В.В. Демидов; Ульян. гос. техн. ун-т. – Ульяновск: УлГТУ, 2006. – 66 с.

isbn 5-89146-668-6


удк

ббк


© В. В. Демидов, 2006
isbn 5-89146-668-6 © Оформление. УлГТУ, 2006

Содержание

1. Протяжки и прошивки ……………………………………….................6

1.1. Назначение, классификация, определение и область применения…6

1.2. Классификация протяжек………………………………….…………..8

1.3. Протяжки для обработки отверстий………………………………….11

1.4. Определение исполнительного диаметра калибрующих зубьев (приведённая схема годна для любого мерного инструмента)………………………….19

1.5. Схемы резания и форма режущих кромок протяжек………………..20

1.6. Наружные протяжки …………………………………………………..28

1.7. Особенности конструкций протяжек для обработки наружных поверхностей……………………………………………….……………….31

2. Шеверы…………………………………………………..…..…………...37

2.1. Общие сведения о шеверах и кинематика работы дисковых шеверов………………………………………………….…………………...37

2.2. Конструкции и основные параметры среднемодульных шеверов…..41

2.3. Особенности конструкции мелкомодульных шеверов…………….…44

3. Инструменты для нарезания деталей с неэвольвентным профилем, работающие методом центроидного огибания (методом обката)..………45

3.1. Требования к режущим инструментам, работающим методом обката………………………………………………………………………...45

3.2. Форма и размеры неэвольвентных профилей детали………………...50

4. Определение профиля режущей кромки зуба инструмента (профилирование)………………………………………...........……………50

4.1. Плоскостные методы профилирования…………….…………………51

4.2. Графические методы профилирования………………….…………….51

4.2.1. Профилирование на основе линии зацепления……………………..51

4.2.2. Профилирование методом огибающей……………………………...53

4.3. Графоаналитический метод профилирования (комбинированный)...54

4.4. Аналитическое профилирование червячно-модульных фрез………..55

5.1. Уравнение линии зацепления червячной фрезы и шлицевого вала…55

5.2. Определение координат экстремальной точки S (XS, YS) линии зацепления……………………………………………………………….….56

5.3. Определение радиуса начальной окружности шлицевого вала…….57

5.4. Аналитическое профилирование зуба червячно-шлицевой фрезы…………………………………………………………………………58

5.5. Особенности профиля зубьев ЧМФ для шлицевых валов при центрировании по наружному или внутреннему диаметрам…………….60

5.6. Определение радиуса начала переходной кривой на шлицевом

валу при центрировании по наружному диаметру вала, обрабатываемого методом обката……………………………………………………………...61

5.7. Определение высоты усика зуба ЧШФ, обрабатыващей вал с центрированием по внутреннему диаметру ……………………………..63

6. Учебно-методические материалы по дисциплине…………………….66

6.1 Основная литература…………………………………………………...66

6.2 Дополнительная литература…………………………………………...66

1. ^ ПРОТЯЖКИ И ПРОШИВКИ

1.1. Назначение, классификация, определение и область применения

Протяжка – это многолезвийный РИ с рядом последовательно – выступающим одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения резания, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении лезвия и отсутствия движения подачи (ГОСТ 25751 – 83). Таким образом, подача на зуб протяжки обеспечивается самой конструкцией протяжки, поэтому иногда говорят, что протяжка имеет конструктивную подачу.

Принципиальное отличие прошивки от протяжки в месте приложения силы: у протяжек сила от протяжного станка приложена к её передней части, и тянет протяжку (рис. 1) – в теле инструмента напряжения растяжения; у прошивок сила приложена к задней части прошивки и толкает прошивку (рис. 2) – в теле инструмента напряжение сжатия. Поэтому прошивку из условия обеспечения устойчивости делают короче протяжки: Lпрошивки 15 dотв, а Lпротяжки 40dотв . Длина протяжки должна быть не более 2 метров, т.к. она проходит термообработку в закалочной печи высотой от пола до потолка примерно равной 2 метрам. Также длина протяжки ограничивается максимально возможной длиной обрабатываемых деталей на токарном станке.

Рис. 1



Рис. 2

Протягивание один из самых высокопроизводительных условий резанья (производительность повышается от 3 до 12 раз по сравнению с другими способами механической обработки резанием), за счёт одновременного участия в резании нескольких зубьев с большей суммарной длиной режущих кромок. При этом обеспечивается высокая точность формы и размеров, низкая шероховатость благодаря последовательной обработке за один проход черновыми, чистовыми и калибрующими зубьями и высокой стойкости инструмента: 7 – 9 квалитет точности и Ra 2,5…0,32 мкм. Высокая стойкость протяжек обеспечивается сравнительно низкой скоростью резания 6 – 10 м/мин.

Однако протяжки это дорогостоящий специальный Р.И., поэтому их применение экономически оправдано в массовом и крупносерийном типах производств; в мелкосерийном производстве их применяют лишь тогда, когда другими способами нельзя получить требуемую форму и точность поверхности детали (например, шлицевых отверстий) или для обработки одинаковых по форме и размерам поверхностей различных деталей (например, одинаковые отверстия).

Обычно протяжки применяют для обработки круглых, шлицевых, многогранных и других отверстий, а так же шпоночных канавок (рис. 3), и наружных поверхностей, прямолинейных по длине (диаметром и шириной от 6…8 до 100 и более мм). Основные виды протяжек стандартизированы по их элементам (шаг между зубьями, высота стружечной канавки, форма зуба).



Рис. 3

Особенности работы протяжки заключаются в том, что стружка формируется в замкнутом пространстве стружечной канавки (рис. 4), затруднён ввод СОЖ в зону резания, невозможно наблюдение за процессом резания.



Рис. 4

1.2. Классификация протяжек

  1. По конструкции:

    • цельные (стали Р6, Р5, Р18, ХВГ);

    • составные (твёрдосплавные);

    • сборные (твёрдосплавные).

  1. По характеру обрабатываемых поверхностей:

    • внутренние (для обработки отверстий);

    • наружные.

  1. По виду главного движения:

    • поступательные прямолинейные (рис. 6, рис 7, а);

    • вращательное (рис 5, рис 7 б). 8);



Рис. 5



Рис. 6




а) Рис. 7 б)



Рис. 8


    • одновременное вращение и перемещение протяжки вдоль некоторой оси (протяжка-метчик для нарезания резьбы).

  1. По схеме резания. [6.1.1.]

Различают следующие схемы резания:

    • 4.1. По способу деления припуска по ширине и толщине:

    • одинарная;

    • групповая;

    • 4.2. По способу формирования обработанной поверхности:

    • профильная;

    • генераторная;

    • комбинированная.

  1. По расположению РК относительно оси протяжки (или направления главного движения):

    • РК лежат в плоскости перпендикулярной направлению главного движения (т.е. l = 0);

    • с наклоном расположения РК (l ¹ 0). (рис 9,10,6).



Рис. 9 Рис. 10

^ 1.3. Протяжки для обработки отверстий.



Рис. 11

1) функциональные части круглой внутренней протяжки (рис. 11)

l1 – хвостовик – нужен для закрепления протяжки в патроне протяжного станка, бывает нескольких исполнений (рис. 12-16).

d1 = dзаготовки – (0,9…1) мм, где dзаготовки – диаметр отверстия в заготовке под протягивание.



Рис. 12 Рис. 13



Рис. 14



Рис. 15 Рис. 16

Размеры хвостовиков нормализованы и должны соответствовать нормализованным размерам патронов в протяжных станках.

l2 – шейка соединяет хвостовик с остальными частями протяжки.

d2 = d1 – (0,5…1) мм, длина шейки рассчитывается так, что перед началом протягивания один зуб располагается от торца заготовки на расстояние 2…5 мм (рис. 1, 2, 4).

Если длина шейки окажется меньше рассчитанной, протяжка упрется в торец детали, и не зажмется в патроне станка, если же длина шейки вала окажется больше - производительность уменьшится, из-за увеличения холостого хода.

Обычно на шейке маркируют протяжку (материал протяжки, длину протягиваемого отверстия, заводской номер протяжки).

l3 – направляющий конус служит для предварительного центрирования отверстия заготовки: l3 = 10…25 мм.

l4 - передняя направляющая часть служит для окончательного центрирования обрабатываемого отверстия заготовки относительно оси протяжки:

d4 = dзаготовки (min) (f7, e8); l4 = (0,6…1) lзаготовки.

l5 – рабочая часть – служит для срезания припуска образования требуемой точности обработки поверхности, включает:

l6 – черновые зубья;

У черновых зубьев первый зуб выполняют усиленным или, как ещё называют, буферным. От других черновых зубьев он отличается лишь шириной зуба, а стружечные канавки идентичны. Буферный зуб необходим как для случая, если заготовка будет с отклонением отверстия, так и для того, чтобы исключить её поломку.



Рис. 17

l7 – чистовые зубья;

l8 – калибрующие зубья (последние калибрующие зубья делают на 0,02-0,04 мм меньше диаметра предшествующих зубьев группы, для удаления всего слоя металла по окружности).

l9 – зад. направляющая часть – служит для центрирования протяжки в детали в момент выхода из неё последних калибрующих зубьев: d9 = dmin калибр. зуб (f7, e8), l9 = l4.

l10 – опорная цапфа, имеется только у длинных нежестких протяжек на горизонтально-протяжных станках, служит для поддерживания заднего конца протяжки от провисания, приводящего к искажению формы и размеров обрабатываемой поверхности.

Цапфа лежит на подвижном скользящем люнете, передвигается вместе с протяжкой на люнете, скользит по направлению станка.

У протяжек, работающих на станках с автоматическим возвратом в исходное (верхнее) положение (обычно это станки вертикального типа), вместо опорной цапфы имеется задний хвостовик (рис. 93), под быстросменный патрон; задний хвостовик аналогичен переднему, а размеры его могут быть либо равны переднему, либо на одну – две позиции нормализованного ряда меньше размеров переднего хвостовика.

У прошивки нет хвостовика l1 и шейки l2 (рис. 17).




Рис. 18



Рис. 19

2) рабочая часть круглой внутренней протяжки (участок l5 рис. 11)

На рабочей части имеются черновые l6, чистовые l7, (режущая часть), и калибрующие l8 ( калибрующая часть) зубья, форма и размеры которых в осевом сечении устанавливают исходя из условий возможности резания и образования стружки, размещения стружки и прочности зуба и в зависимости от шага зубьев Р, высоты стружечной канавки hK, ширины задней поверхности B, переднего γ и заднего α углов (рис. 19-23).

Формы зубьев:

    1. с прямолинейной спинкой под углом = 35…450. Применяются для материалов, дающих элементную стружку.



Рис. 20

    1. с круговой вогнутой спинкой радиуса Rk = 1,6 hK для приближения формы зуба к балке равного сопротивления изгибу и увеличения пространства для размещения стружки. Применяются для материалов, дающих сливную стружку.



Рис. 21

    1. с удлиненной формой для увеличения пространства для размещения стружки или увеличения диаметра опасного сечения до дна стружечной канавки; при протягивании отверстий, прерывистых по длине на каждом участке образуется отдельный завиток стружки и общий объём стружки увеличивается.



Рис. 22

    1. с неравномерным шагом для уменьшения вероятности появления вибраций при работе протяжки Р1 – Р = 0,5 мм.



Рис. 23

    1. с цилиндрической ленточкой шириной fi, для точного обеспечения диаметров калибрующих зубьев . Ширина fi увеличивается по длине протяжки от зуба к зубу на 0,2…0,6 мм( т.е. fifi-1 = 0,2 мм) – для сохранения ленточки на калибрующих зубьях при их периодической переточке по передней поверхности зуба.



Рис. 24

Основание канавки делают в форме дуги радиуса rК.

Передний угол γ назначается: γ = 10…200 для стали; γ = 5…80 для чугуна; γ = 20…250 для цветных металлов.

Задний угол α у внутренних протяжек делают не большим, равным 2…30 для режущих, и 10 для калибрующих зубьев, что обеспечивает минимальное изменение диаметров зубьев при их переточке по передней поверхности.

У наружных протяжек α = 100, т.к. изменение высоты зуба при переточках может быть компенсировано соответствующей регулировкой положения протяжки.

Основными параметрами рабочей части круглой протяжки являются:

1. форма зуба (форма стружечной канавки);

2. высота стружечной канавки;

3. значение заднего и переднего углов;

4. шаг между зубьями;

5. подача на зуб;

6. угол наклона зубьев протяжки λ относительно вектора главного движения.

  1. Форма зубьев нормализована и зависит от обрабатываемого материала.

  2. Высота стружечной канавки нормализована и определяется расчётом по условию размещения стружки в стружечной канавке.

  3. Передний угол выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и материала протяжки. На практике для быстрореза g = 10…15°. Отклонение ± 1°. Задний угол делается минимальным, порядка 2…3°±30¢ для минимального изменения диаметра зубьев при переточках.

  4. Чем меньше шаг, тем больше количество зубьев, одновременно участвующих в резании (повышается производительность). Однако при этом для размещения стружки необходимо увеличивать размеры стружечной канавки, что приведет к снижению прочности протяжки. Количество зубьев участвующих в резании определяется по формуле:

z = Lз/P,

где Lз -длина отверстия в обрабатываемой заготовке;

P- шаг между зубьями.

Условием равномерного протягивания является:

        1. z ≥ 3;

        2. z - целое число.

Критерием равномерного протягивания является постоянство силы резания.

Если число z не равно целому числу, например, 4.6, то это означает, что 40% времени работы протяжки в контакте с заготовкой находится 4 зуба и 60% - 5 зубьев.

Однако при увеличении z неравномерность протягивания уменьшается, например, при z = 7.6 процесс протягивания более равномерный, чем при z = 4.6.

  1. Зависит от выбранной схемы резания и обрабатываемого материала (для профильной схемы резания при обработке стали Sz от 0,02…0,12 мм/зуб, для чугуна до 0,15 мм/зуб, при групповой схеме резания: для стали 0,02…0,30 мм/зуб, для чугунов до 0,40 мм/зуб.

  2. При λ > 0 происходит более равномерное протягивание, если суммарная длина режущих кромок будет постоянной.

Зубья РИ имеют острую кромку.

Зубья калибрующей части имеют фаску по задней поверхности с af = 0,

f = 0,5…1 мм.

Фаска имеет различную длину в связи с тем, что высота зубьев различна, это нельзя исключить для обеспечения одинаковых диаметров всех калибрующих зубьев: у калибрующих зубьев шаг может быть уменьшен, т.к. снимается минимальное количество стружки и это уменьшает длину протяжки.

(!) При каждой переточке первый калибрующий зуб переходит в последний режущий, т.е. количество переточек круглой протяжки определяется числом калибрующих зубьев.

^ 1.4. Определение исполнительного диаметра калибрующих зубьев (приведённая схема годна для любого мерного инструмента)

Весь инструмент делится на 2 группы:

      1. мерный

      2. немерный

^ Мерный инструмент – инструмент, размеры которого определяются размерами обрабатываемой поверхности (сверло, зенкер, развертка и т.д.)

Немерный инструмент – инструмент, размеры которого могут быть выполнены в достаточно широких пределах (торцовая фреза).

Пусть необходимо обработать отверстие диаметром dном и с допуском dа. Необходимо определить размеры калибрующей части протяжки так, чтобы полученное отверстие находилось в поле допуска на детали.

Практически никогда диаметр полученного отверстия не равен диаметру инструмента из-за явлений разбивки или усадки отверстия.

Наиболее часто встречается разбивка, которая получается вследствие биения РИ увода её отверстия от оси отверстия за счёт Fрез, налипов на РК и т.п.

Усадка имеет место при обработке отверстий тонкостенных деталей, после выхода инструмента из отверстия его диаметр уменьшается за счёт упругих сил деформации детали (рассверливать отверстие в тонкостенной трубе).

И разбивка и усадка носят случайный характер, имеют максимальные и минимальные значения, обычно получают их значения экспериментально или по приблизительным рекомендациям в литературе.

Разберём случай разбивки отверстия:




Рис. 25

.

Сверление: Рср = 0,75;

зенкерование: Рср = 0,5;

развёртывание, протягивание: Рср = 0,25.

dизг = 1/3 или .

Случай усадки отверстия САМОСТОЯТЕЛЬНО.

^ 1.5. Схемы резания и форма режущих кромок протяжек.

Выбираются с целью получения оптимальной конструкции протяжки: практика показывает, что чем короче протяжка, тем она оптимальнее (t машинное уменьшается, инструментальный материал уменьшается, затраты в целом на изготовление уменьшаются), при этом желательно чтобы Pz было равно номинальной силе тяги станка.

Для круглой протяжки необходимо ещё обеспечить условие прочности: протяжка может порваться в трёх местах – по хвостовику, шейке и по впадине первого зуба.

В первых двух случаях протяжка пригодна к ремонту, а в третьем нет.

Различают следующие схемы резания:

а) по способу деления припуска по толщине и ширине - одинарная и
групповая;

б) по способу формирования обработанной поверхности детали - профиль­ная, генераторная и комбинированная.

^ Одинарная схема резания характерна тем, что каждый зуб протяж­ки срезает припуск определенной толщины по всему периметру обраба­тываемого отверстия за счет того, что диаметр каждого последующего зуба больше диаметра предыдущего на величину 2аz, где аz - подъем или подача на зуб z = Sz). Так как кольцевая стружка недопустима, то для деления стружки по ширине на режущих кромках необходимо делать стружкоделительные канавки V-образной формы (рис. 26, а), которые располагают в шахмат­ном порядке при переходе от одного зуба к другому. Стружкоделительные канавки применяются только при одинарной схеме резания, выполняются на черновых и чистовых зубьях, кроме калибрующих. Стружкоделитель­ные канавки имеют глубину hк= 0,4... 1,0 мм и ширину sк= 0,6... 1,2 мм в зависимости от диаметра протяжки.

Недостатки:

    • из-за наличия стружкоделительных канавок на срезаемых стружках образуются рёбра жёсткости, затрудняющие завивание стружки.

Снимаемые каждым зубом стружки получаются в виде отдельных частей с ребром жесткости толщиной 2аz за счет того, что на участке канавки предыдущего зуба стружка не снимает­ся. Ребро жесткости ухудшает свертываемость стружки в канавках между зубьями, из-за чего приходится значительно снижать величину подачи на зуб. Это приводит к нежелательному увеличению длины протяжки. Так, для цилиндрических протяжек ориентировочные значения толщин аz сре­за при обработке:

сталей – аz = 0,02... 0,04 мм;

чугуна – аz = 0,03... 1,0 мм;

алюминия – аz = 0,02... 0,05 мм;

бронзы и латуни – аz= 0,05...0,12 мм.

При большей толщине среза жесткость стружки мешает ее завива­нию во впадине между зубьями. Стружка упирается в дно впадины, в результате чего возможны ее заклинивание и даже поломка протяжки.

    • Понижается стойкость протяжек, из-за интенсивного изнашивания уголков стружкоделительной канавки;

    • На боковых сторонах стружкоделительных канавок необходимо создавать задние углы aб, которые не велики и уменьшаются при переточках зубьев протяжки.


^ Рис. 26. Схемы резания, применяемые при протягивании:

а - одинарная; б - групповая; в - профильная; г - генераторная; д - комбинированная

Боковые стороны стружкоделительных канавок получают методом врезания шлифовального круга, имеющего профиль стружкоделительных канавок. Для образования задних углов на боковых режущих кромках ось вращения шлифовального круга смещена в сторону заднего конца протяжки по отношению к вершинной плоскости на величину θ (рис. 27).

Для образования задних углов aб на боковых сторонах стружкоделительных канавок угол φ делают не менее 45-60°. Однако в процессе работы протяжки на участках режущей кромки стружкоделительной канавки, прилегающих к её уголкам из-за износа происходит изменение формы канавки с соответствующим изменением угла φ вплоть до нуля, при котором угол aб становится равным также нулю.

Рис. 27



Рис. 28

tg a бок = tg aк * sin (j / 2);

a бок ³ 2…3°; aк = f;

Для большого a бок j ³ 45° до 90°.

При переточках aк и a бок уменьшается.

При этом ослабляются режущие кромки зубьев в т. А пересечения канавок с задней поверхностью. Это при­водит к более интенсивному износу зубьев на этих участках и, соответст­венно, к снижению стойкости протяжки.

Поэтому целесообразнее применение протяжек с групповой схемой резания.
^ Схема группового резания (рис. 26, б) отличается от вышеописан­ной тем что все режущие зубья делятся на группы или секции, состоя­щие из 2…5 зубьев, в пределах которых зубья имеют одинаковый диа­метр припуск по толщине делится между группами зубьев, а по ширине - между зубьями группы благодаря широким выкружкам, выполненным в шахматном порядке.



Рис. 29

Каждый зуб снимает отдельные части припуска участками режущей кромки, где нет выкружек. При этом благодаря большой ширине выкружек снимаемая стружка не имеет ребер жесткости, хорошо скручивается в канавках между зубьями, даже при увеличении толщины среза до аz = 0,3...0,4 мм при обработке стали и до аz = 1,0... 1,2 мм - при обработке чугуна. За счет этого при групповой схеме резания возможно существенное сокращение длины режущей части протяжки.



Рис. 30

Толщина слоя Sz, срезаемая каждым зубом группы, может быть увеличена по сравнению с Szпроф, при профильной схеме резания, в число раз, пропорциональное увеличению числа зубьев в группе. Благодаря различию степени влияния глубины и ширины среза (см. тему схемы резания) на силу резания, у протяжек с групповой схемой резания можно уменьшить число зубьев и длину рабочей части.



Рис. 31

Широкие выкружки на зубьях обеспечивают увеличение угла стыка выкружек и режущих кромок до 130...150°, что в сочетании с задними углами α1 = 4...6° на вспомогательных режущих кромках, полученными при вышлифовывании выкружек, обеспечивает повышение стойкости протяжек в 2-3 раза по сравнению с одинарной схемой резания.

При проектировании протяжек с групповой схемой резания послед­ний зуб в группе, не имеющий выкружек и выполняющий роль зачистного, делают с занижением на 0,02...0,04 мм по диаметру относительно других зубьев. Это необходимо, чтобы избежать образования кольцевых стружек, возможных при упругом восстановлении обработанной поверх­ности после прохода прорезных зубьев.

Недостатком групповой схемы резания является повышенная трудо­емкость изготовления протяжки по сравнению с одинарной схемой.

Форма режущих кромок зубьев протяжки определяется принятой схемой формирования обработанной поверхности.

Существует несколько конструктивных решений групповой схемы резания:

    • протяжка с выкружками (рис. 31).

    • гранная протяжка (рис. 32).



Рис. 32
При профильной схеме (рис. 26, в) контур всех режущих кромок подобен профилю протягиваемого отверстия. При этом в окончательном формировании обработанной поверхности принимают участие только последние зубья, а остальные служат для удаления припуска. При слож­ной форме отверстий использование такой схемы нецелесообразно, так как усложняет изготовление протяжки. Профильная схема в основном применяется при формировании простых по форме поверхностей, напри­мер, круглых или плоских.

При использовании генераторной схемы (рис. 26, г) форма режу­щих кромок не совпадает с формой обработанной поверхности, которая формируется последовательно всеми зубьями. В этом случае упрощается изготовление протяжки путем шлифования напроход всех зубьев абра­зивным кругом одного профиля. Однако при этом на обработанной поверхности возможно появление рисок (ступенек) вследствие погрешно­стей заточки зубьев, что ухудшает качество обработанной поверхности.

При высоких требованиях к шероховатости обработанной поверхно­сти рекомендуется использовать комбинированную схему (26, д), при которой два-три последних режущих и калибрующие зубья работают по профильной, а остальные – по генераторной схеме.

Групповая и генераторная схемы резания по сравнению с одинарной обеспечивают меньшую удельную силу резания Р - рис. 33 (вследствие этого в целом уменьшается сила резания и нагрузка на режущий зуб) , повышение стойкости РИ и уменьшение длины режущей части РИ из-за большей глубины резания при снижении качества обработанной поверхности детали (меньшую точность формы обрабатываемой поверхности детали, а также наличие рисок на ней).





Рис. 33
где Рz – тангенциальная составляющая силы резания в Н;

F – площадь поперечного сечения снимаемого слоя в мм;

Р = Pz / F – удельная сила резания в Н/мм.

Расчёт протяжек см. практику.
^ 1.6. НАРУЖНИЕ ПРОТЯЖКИ.

Обычно делают сборной конструкции (рис. 34).



Рис. 34

Её рабочая часть состоит из отдельных участков (секций):

  1. фасочные зубья;

  2. круглые;

  3. угловые.

Протяжка устанавливается в корпусе, который в свою очередь устанавливают на плите, а плита устанавливается на ползуне протяжного станка.

Деление на секции производятся с учётом:

    • возможности обработки профиля в целом или его элементов;

    • принятой схемы резания;

    • требования к поверхности детали и её формы;

    • примерно равные силы резания на участках;

    • возможность закрепления корпусов на плите, и возможность регулирования их положения;

    • длины протяжки.



Рис. 35

Каждый участок может быть обработан отдельной протяжкой.



Рис. 36

Расположение протяжек на плите может быть:

  1. последовательное.



Рис. 37

Преимущество: меньшая сила резания. Недостатки: большая длина хода.

  1. Параллельное.



Рис. 38

Преимущество: велики силы резания, малая длина стола.

  1. Последовательно-параллельное.



Рис. 39

Преимущество: длина стола минимальна. Недостатки: сила резания не сбалансирована.
^ 1.7. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПРОТЯЖЕК ДЛЯ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Наружным протягиванием обрабатывают различные поверхности с незамкнутым, открытым контуром: плоскости, уступы, пазы, вогнутые и выпуклые цилиндрические и сложные фасонные поверхности, например впадины зубчатых колес и т.п. В соответствии с этим существует боль­шое разнообразие конструкций наружных протяжек.

В отличие от внутренних, наружные протяжки, как правило, не имеют хвостовиков и направляющих, а имеют только режущие и калиб­рующие зубья. Открытые обрабатываемые поверхности позволяют назначать размеры конструктивных элементов и площади сечения тела про­тяжки с большим запасом. Поэтому наружные протяжки на прочность обычно не проверяются. Условия для схода стружки при этом более бла­гоприятны и проверку на помещаемость стружки в канавках выполняют только при протягивании узких пазов.

К особенностям наружных протяжек относится возможность назна­чать намного большие, близкие к оптимальным, задние углы (а = 8... 10°), так как размер протяжки по высоте при переточке не зависит от размера детали. Он может регулироваться с помощью клиньев, винтов и подкла­док. Благодаря этому суммарная стойкость наружных протяжек значи­тельно больше стойкости внутренних протяжек.




б)

Рис. 40. Схемы резания, применяемые при протягивании наружных поверхностей:

а - профильная; б - генераторная с чистовыми зубьями, выполненными по профильной схеме.

Протягивание может производиться либо без предварительной обработки заготовок, полученных литьем, ковкой или штамповкой со снятием припусков величиной не менее 5...6 мм, либо после строгания или фрезерования.

При наружном протягивании используются те же схемы резания, что и при внутреннем протягивании. На рис. 40 показаны профильная и генераторная схемы резания, применяемые при обработке плоскостей. Для снижения шероховатости поверхностей последние зубья протяжки (рис. 40 б)) выполнены по профильной схеме резания.

По способу деления срезаемого слоя по толщине чаще всего используется одинарная схема резания.



Рис. 41. Плоская протяжка с трапецеидальной схемой резания
При протягивании широких плоских поверхностей и срезании больших припусков предложена разновидность групповой схемы резания - трапецеидальная схема (рис. 41), при которой припуск срезается последовательно двумя секциями (группами) зубьев, имеющих подъем на каждый зуб. Зубья первой секции вырезают узкие трапецеидальные пазы, а зубья второй секции, имеющие прямолинейные режущие кромки, срезают оставшиеся выступы. В конце последней секции предусмотрены чистовые зубья с уменьшенным подъемом на зуб. На черновых же зубьях такая схема деления припуска позволяет устанавливать большие подъемы на зуб и производить протягивание - без предварительной обработки поверхности и даже при наличии «корки».

Трапециевидные зубья первой секции изготавливают фрезерованием и шлифованием на проход с поднятием на 1,0... 1,1 мм задней части протяжки для образования задних углов на вспомогательных кромках. Благодаря этому такие протяжки просты в изготовлении, имеют большой запас на переточку, большую стойкость и меньшую длину.

Заточка зубьев протяжек при прямолинейной форме режущих кромок может проводиться как по задней, так и по передней поверхности, а при фасонной форме режущих кромок - только по передней поверх­ности.

По конструкции наружные протяжки могут быть цельными или сборными, состоящими из нескольких секций сравнительно небольшой длины (до 300 мм). Секции крепятся к корпусу винтами сверху, сни­зу или сбоку с использованием клиньев и планок (рис. 42, 43). Крепление винтами снизу более компактное и простое. Однако при пере­точке и настройке таких секций приходится снимать корпус всей протяжки со станка. Этого можно избежать путем крепления секций винтам сверху.



Рис. 42. Регулирование по высоте секции сборной наружной протяжки с помощью клина: 1 - секция протяжки; 2 - клин; 3 - регулировочный винт.


Рис. 43. Типовые способы крепления секции к корпусу наружной протяжки: а - винтом и клином сверху; б - винтом снизу; в - винтом сбоку

При протягивании длинных поверхностей для обеспечения непрерывного удаления стружки из зоны резания у наружных протяжек зубья делают наклонными с углом β = 70...80°. При этом обеспечивается равномерная работа протяжки.



Рис. 44. Протягивание пересекающихся поверхностей наружной протяжкой

При обработке сложных пересекающихся поверхностей заготовок с помощью секций сборных протяжек прибегают к раздельному протягиванию отдельных участков профиля. Так, на рис. 44 поверхности заготовки 1, 2, 3 обрабатываются отдельными, соответственно 1', 2', 3', секциями, закрепляемыми на корпусе протяжки. При настройке они могут регулироваться по высоте с помощью подкладок или клиньев К.
Зубья наружной протяжки могут быть оснащены твёрдым сплавом (рис. 45-47);

а) припаянные;

б, в) продольными клиньями;

г) поперечными клиньями;

д) припаянные к вставкам.


Рис. 45


Рис. 46


Рис. 47
2. Шеверы

2.1. Общие сведения О ШЕВЕРАХ и кинематика работы ДИСКОВЫХ шеверов

Применяются для чистовой обработки цилиндрических прямозубых и косозубых колес в «сыром» состоянии, т.е. до термообработки.

Принцип работы шевера (Ш) основан на относительном движении его зубьев относительно зубьев шевингуемого ЗК. На боковых сторонах зубьях Ш имеются режущие кромки.

Шевингование увеличивает степень точности обрабатываемого ЗК примерно на 1 (уменьшаются погрешность профиля, радиальное биение, погрешность окружного шага, погрешность направления зубьев), улучшает качество поверхности зубьев ЗК по шероховатости, состояние поверхностного слоя, что снижает шум при работе ЗК.

Шевингование является высокопроизводительным процессом, но сам Ш является дорогим РИ. Поэтому Ш применяют в массовом и крупносерийном производствах.

Ш бывают: 1) реечные; 2) дисковые; 3) червячные.

Схема работы реечного Ш приведена на рис. 48.


Рис. 48. Схема работы реечного шевера
Червячный Ш работа аналогична работе ЧМФ, у которой нет сквозных стружечных канавок, а есть канавки на боковых сторонах винтовых зубьев червячного Ш, которые образуют режущие кромки.

Более подробно рассмотрим конструкцию и схему работы дискового Ш. Схема работы дискового шевера представлена на рис. 49:



Рис. 49. Схема обработки колеса дисковым шевером
Рассмотрим шевингование косозубого ЗК косозубым дисковым Ш (рис. 50).



Рис. 50. Схема шевингования косозубого ЗК косозубым дисковым шевером
β0- угол наклона зубьев Ш на его делительном диаметре;

β- угол наклона зубьев ЗК на его начальном диаметре;

φ- угол скрещивания осей Ш и ЗК;

V0- абсолютная скорость точки М зубьев, принадлежащей Ш;

V1- абсолютная скорость точки М зубьев, принадлежащей ЗК;

Vn- проекция векторов V0 и V1 на направление, перпендикулярное направлению зубьев Ш и ЗК;

VT0- проекция вектора V0 на направление зубьев Ш и ЗК;

VT1- проекция вектора V1 на направление зубьев Ш и ЗК.

Проекции векторов V0 и V1 на направление, перпендикулярное направлению зубьев Ш и ЗК (вектор Vn), равны, т.к. в этом направлении не может быть относительного движения зубьев ЗК и Ш. Вдоль направления зубьев Ш и ЗК возникает скорость относительного скольжения зубьев VТ, равная разности векторов VТ0 и VТ1, являющейся скоростью резания, которая в общем случае определяется по формуле:

,

где «+»- при одноименном направлении зубьев Ш и ЗК;

«-»- при разноименном направлении зубьев Ш и ЗК.

Угол скрещивания оси Ш и ЗК определяется по формуле: ,

«+» – при одноименном направлении зубьев Ш и ЗК;

«-» – при разноименном направлении зубьев Ш и ЗК.

;

; (1)

; откуда , подставляя V1 в (1), получим

; умножив и разделив это выражение на , получим

; заменив числитель на , получим



Из полученной формулы следует, что при заданном β колеса:

  1. скорость резания VT прямопропорциональна скорости V0;

2) увеличение угла скрещивания Ш и ЗК увеличивает скорость VT;

3) увеличение угла скрещивания Ш и ЗК уменьшает площадку контакта Ш и ЗК, что ухудшает качество обработки.

Из практики φ рекомендуется делать от 5˚ до 20˚, среднее рекомендуемое значение φ = 15˚. При φ=0 процесс шевенгования происходить не будет.

При выбранном φ и заданном β угол наклона зубьев Ш определяют по формуле:. Из двух возможных значений β0 берут наименьшее по абсолютной величине. Желательно, чтобы │β0│≤ 30˚, т.к. при│β0 > 30˚ возникают трудности при шлифовке боковых поверхностей зубьев Ш.

Рассмотрим основные параметры Ш. По конструкции дисковые Ш могут быть среднемодульные (1,75 < m ≤ 8 мм) и мелкомодульные (m ≤ 1,75 мм).
^ 2.2. Конструкции и основные параметры среднемодульных шеверов

В основе среднемодульного Ш лежит либо прямозубое, либо косозубое ЗК с увеличенной толщиной зубьев по боковым сторонам и увеличенным диаметром по вершинкам зубьев (это превышение снимается при переточках Ш). Режущие кромки Ш образуются как результат пересечения поверхности канавок, выполненных на боковой поверхности зуба ЗК с боковой поверхностью зуба Ш (рис. 51).

1, 2, 3,…12 – режущие кромки на боковой поверхности зуба Ш. В процессе резания участвует лишь половина, из них: какая именно половина – зависит от направления вращения Ш;

Р- расстояние между канавками на боковых сторонах Ш;

Da0- наружный диаметр зубьев Ш;

D0- делительный диаметр зубьев Ш;

Df0- диаметр впадин зубьев Ш;

Db0- диаметр основной окружности Ш;

Dц0 - диаметр центров отверстий в основании (во впадинах) зубьев Ш, имеющих диаметр отверстия Dотв.


Рис. 51. Конструкция рабочей части (зуба) шевера

Ш работает только боковыми сторонами зубьев (кромками 1, 2, 3,…), вершинками он не режет.

Обычно a1 = a2 = ∆/2 (см. рис. 52), т.е. припуск на перешлифовку зуба Ш располагается симметрично относительно номинала. При переточках обязательно сошлифовывается на определенную величину вершина Ш для исключения задевания впадин ЗК.

.



Рис. 52. Расположение припуска на переточки среднемодульного шевера по отношению к номиналу
По форме расположения боковой поверхности канавок на зубьях Ш различают 3 случая (рис. 53):


Рис. 53. Расположение боковой поверхности канавок на зубьях шевера

1. Боковые стороны канавок параллельны торцу Ш: такой тип канавок изготавливают с использованием специальных приспособлений; дно канавок выполнено по эвольвенте: α = 0˚, γ1лев = β0, γ1прав = -β0, γ2лев = -β0, γ2прав = β0.

2. Боковые стороны канавок выполняются перпендикулярно направлению зубьев Ш; дно канавок выполнено по дуге окружности близкой к эвольвенте: α = 0˚, γ1лев,прав = 0˚, γ2лев,прав = 0˚.

3. Трапециидальные канавки (см. рис.): α = 0˚, γ1лев = 0˚, γ1прав = -β0, γ2лев = -β0, γ2прав = 0˚.

Для типа канавок 1 и 3 при обработки зуба ЗК необходимо реверсирование Ш, для типа 2- условия резания на обоих боковых сторонах зуба Ш одинаковы, но для одинакового износа всех режущих кромок целесообразно так же использовать реверсирование.

^ 2.3. Особенности конструкции мелкомодульных шеверов

Профиль зуба этих Ш выполняется по номиналу, а режущие кромки получаются как результат пересечения сквозных (кольцевых или винтовых) канавок, пересекающих тело зуба Ш (рис. 54). Этот Ш перетачивается по этим кольцевым или винтовым канавкам дисковым ШК, имеющий соответствующий канавкам профиль.

Изменение конструкции мелкомодульного Ш по сравнению со среднемодульным вызвано тем, что при малых модулях дно канавок среднемодульного Ш пересекают друг друга на вершинке зуба Ш, прорезая его зуб насквозь и тем самым, ослабляя его лезвия. Неудобство размещения шлифовального круга при обработке боковых сторон зуба. Недостаток места для долбежной гребенки и затрудненность выхода стружки.

В связи с этим в основании зуба среднемодульного шевера выполнено отверстие, предназначенное для выхода строгальных гребенок, обрабатывающих стружечные канавки на боковых сторонах зубьев.


Рис. 54. Схема конструкции мелкомодульного шевера
Для кольцевых канавок ; для винтовых - .
  1   2



Скачать файл (3894 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru