МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению курсовой работы по дисциплине
Проектирование и производство
Металлорежущего инструмента
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЛБЯКОВ
для студентов специальностей
250140 - «Технология машиностроения»,
050712 – «Машиностроение»
Форма обучения: дневная, заочная
Караганда 2004
УДК 621.7.077 (075.8)
Боярский В.Г., Жунусова А.Ш. Методические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине «Проектирование и производство металлорежущего инструмента»
Караганда: КарГТУ, 2004. 26 с.
Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программы дисциплины «Проектирование и производство металлорежущего инструмента» и включает все необходимые сведения по выполнению тем курсовых работ.
Методические указания предназначены для студентов специальностей 250140 – «Технология машиностроения» и 250240 – «Металлорежущие станки».
Рецензент Смолькин А. А.– член Редакционно-издательского совета КарГТУ, кандидат технических наук, профессор.
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
© Карагандинский государственный технический университет, 2004
Содержание
Введение 4
1. Проектирование долбяка 5
2. Пример проектирования долбяка 11
Список использованных источников 12
ПРИЛОЖЕНИЯ: А. Конструктивные размеры долбяков 13
Б. Технические требования 17
В. Задание на курсовое проектирование 21
Г. Долбяк хвостовой 23
Д. Долбяк дисковый прямозубый 24
ВВЕДЕНИЕ
Долбяки применяют для обработки зубьев колес с прямыми и винтовыми (наклонными) зубьями, с внешним и внутренним их расположением. Наибольшее применение долбяки имеют для обработки эвольвентных колес. В пособии рассматривается проектирование долбяков для колес внешнего зацепления с прямыми зубьями.
Специфические области применения долбяков следующие: нарезание зубьев в упор на так называемых блочных колесах и на колесах с буртами; нарезание колес внутреннего и внешнего зацепления; нарезание шевронных колес; нарезание точных зубчатых реек методом огибания и др. Зуборезные долбяки в общем менее производительны, нежели червячные фрезы. Однако, в ряде случаев они дают более высокую производительность, чем фрезы, например, при нарезании зубчатых секторов, колес с узким ободом большим числом зубьев.
Долбяки всех типов и всех классов точности изготавливают из быстрорежущей стали Р6М5 9373-69. Хвостовые долбяки изготавливаются сварными – режущая часть из быстрорежущей стали, а хвостовая – из стали марок 45 ГОСТ 1050-71 или 40Х ГОСТ 4543-71.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЛБЯКА
Порядок проектирования долбяка:
-выбор конструкции долбяка и определение его основных размеров;
-определение смещения исходного сечения А (коэффициента смещения исходного контура х0);
-определение конструктивных размеров долбяка и геометрических параметров его режущих кромок;
-разработка рабочего чертежа и технических требований.
Для нарезания колес внешнего зацепления применяют долбяки дискового (рисунок 1.1) или чашечного типа. Последние — для нарезания блочных колес, у которых за нарезаемым венцом находится второй венец или выступ, препятствующий свободному проходу долбяка. Нормированные диаметры d0 делительных окружностей долбяков (ГОСТ 9323—79) и соответствующие им основные размеры приведены в таблице 1.1.
Число зубьев долбяка опредляется по формуле:
z0=d0/m,
где d0 –делительный диаметр окружности;
m – модуль.
Обычно за число зубьев принимается ближайшее четное число и по нему корректируется действительный диаметр d0делительной окружности. Значение d0 назначается в зависимости от модели зубодолбежного станка (таблица 1.2).
Рисунок 1.1 - Долбяк
Для получения задних углов на боковых режущих кромках долбяк выполняется как зубчатое колесо изменяемой по длине зуба высотной коррекцией. Поэтому размеры венца долбяка диаметральные и размеры зубьев изменяются по длине зуба. В плоскости переднего торца коэффициент смещения x0 имеет положительное значение; он уменьшается к заднему торцу долбяка. Сечение, в котором х0 = 0, называется исходным, а расстояние А от него до плоскости переднего торца называется смещением исходного сечения:
А = х0mctgв,
где в — задний угол на вершине зуба долбяка.
Таблица1.1 - Основные размеры дисковых долбяков, мм
d0 | m | dотв | B | B1 | d2 |
1÷1.5 1.75÷2.5 2.75÷4.5 | 31.75 | ||||
1÷1.75 2÷5 5.5÷8 | 44.45 | ||||
2÷3.5 3.75÷4.5 5÷10 | 44.45 | ||||
6÷7 8÷10 | 88.9 | ||||
8÷12 | 101.6 |
Таблица 1.2 - Основные данные зубодолбежных станков, мм
Станок | Наибольшие параметры колеса | Межосевое расстояние: долбяк-колесо | Диаметр посадочного отверстия долбяка | Делительный диаметр долбяка | |
m | Наружный диаметр | ||||
5А12 514; 5М14 | - 0÷350 0÷355 | 31,75 44,45 44,45 |
В исходном сечении долбяка высоту головки hа0 исх и ножки hf0 исх зуба определяют по формуле:
hа0 = hf0 =(hа + с)m,
где hа =0,8 или 1 – коэффициент высоты;
с =0,25 или 0,3 – коэффициент радиального зазора.
Диаметры окружностей выступов и впадин:
dа0исх=d0+2hа0исх;
df0 исх=d0-2 hf0 исх.
Толщина зуба по дуге делительной окружности в исходном сечении:
S0исх=P-S1=m-S1.
У стандартных долбяков толщина зуба S0 исх определяется по уравнению:
S0= .
Размеры венца долбяка в произвольном сечении, отстоящем от исходного на величину Ау, так же и в плоскости переднего торца, где Ау=А:
;
;
; (1)
. (2)
Толщина зуба по дуге делительной окружности в произвольном торцовом сечении:
(3)
Величина смещения исходного сечения А выбирается из условия обеспечения необходимой толщины зуба на окружности выступов нового долбяка и получения профиля зубьев нарезанного колеса, обеспечивающего правильное зацепление его с парным колесом, Ориентировочно минимальная толщина зуба на окружности выступов:
(4)
Определение величины А по установленной величине Sa0 проводят путем сравнения ее с толщиной зуба на окружности выступов в исходном сечении:
Рисунок 1.2 - Зависимость x0(А) от Sa0
Рисунок 1.3 - Зуб долбяка
(5)
где inv0=tg 0- 0;
inv0исх=tg 0исх- 0исх;
cos 0исх=rв0/ra0исх.
Радиус основного цилиндра должен быть :
rв0=r0cos 0,
где 0 может быть принят равным углу 1 профиля нарезаемого колеса. В дальнейшем 0 корректируется по формуле:
. (6)
Геометрические параметры зуба на окружности выступов в радиальном сечении установлены ГОСТ9323-79: в =6 и в =50 (для колес с 1=200)
Для определения величины А пользуются тремя способами.
1. Задаваясь двумя значениями А’ и А”, определяют соответствующие им радиусы окружностей выступов:
rа0 =rа0исх+Аtg в (7)
и толщины зуба по окружности выступов Sа0 и Sа0. По полученным значениям Sа0 и Sа0 требуемой величине Sа0, проводя интерполяцию, находят искомую величину A. Интерполяция может быть проведена графически или аналитически. Здесь зависимость Sа0 от А может быть принята прямолинейной.
2. Используют графические зависимости, разработанные для определенных конструктивных параметров долбяков. На рисунке 1.2 приведена такая зависимость для долбяков, предназначенных для нарезания колеса 1=200, с высотой головки:
ha0=1,25m
и толщиной зуба:
S1=m/2.
По найденной величине Sa0/m и числу зубьев долбяка z0 устанавливают х0 и А.
3. Используют аналитическую зависимость:
(8)
где Sа0исх и Sа0 – толщины зуба долбяка в исходном сечении и в плоскости переднего торца;
- диаметр окружности выступов в исходном сечении.
Могут быть приведены и другие методы расчета А долбяков. Для стандартных долбяков коррекция зубьев долбяка принята в зависимости от числа его зубьев:
x0=0.01(z0-10). (9)
Установив величину А, определяют размеры долбяка в плоскости переднего торца по формулам (1), (2) и (3), полагая в них Ау=А.
Задние п и передние п углы в сечении, нормальном к проекции режущей кромки на торцовую плоскость долбяка, (рисунок 1.3):
tgп=tgвsin0;
tgп=tgвsin0y,
где 0y – угол профиля эвольвенты в рассматриваемой точке на расстоянии r0y от центра основной окружности эвольвенты, определяется как:
cos 0y=rв0/ra0y
(угол п 20). Задний угол боковой поверхности зуба в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру долбяка:
tgб=tgвsin0.
Элементы исследования конструкции долбяка:
исследование получаемой величины А, определяемой различными методами;
исследование влияния изменение конструктивных параметров долбяка z0, d0 и др. на размеры зуба нарезаемого колеса (переходные кривые, условия резания и др.);
исследование изменения передних углов в нормальном сечении по высоте зуба долбяка;
исследование влияния заднего угла на окружности выступов долбяка на его геометрические параметры, угол профиля долбяка, изменение размеров зуба при переточках (при изменении А);
исследование формы и толщины слоев, срезаемых зубом долбяка при его относительном обкатном движении;
то же с учетом врезания долбяка в заготовку при изменении межосевого расстояния (глубины врезания).
Общие конструктивные размеры, толщина долбяка, диаметр посадочного отверстия и пр. принимаются в соответствии с ГОСТ 9323-79. Рабочий чертеж долбяка оформляется в двух проекциях с увеличенным изображением зуба.
Допуски и предельные отклонения долбяков приведены в таблицах Б.1 и Б.2, шероховатость рабочих поверхностей в таблице Б.3
2 ПРИМЕР ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИСКОВОГО ДОЛБЯКА
Исходные данные:
d0 = 80мм; в=6;
m = 4мм ; в=5;
dотв = 31,75мм;
B = 17;
B1 = 8;
d2 = 50;
Число зубьев долбяка:
z0=d0/m=80/4=20
Определяем высоту головки и ножку зуба:
hа0исх=hf0исх=(h’a+c’)m=(1+0.25)4=5мм;
Определяем диаметры окружностей выступов и впадин:
dа0исх=d0+2hа0исх=80+10=90мм;
df0исх=d0-2hf0исх=80-10=70мм.
Толщина зуба по дуге делительной окружности в исходном сечении:
S0исх=P-S1=3,14·4-0,16=12,4мм.
Определяем коэффициент смещения x0:
x0=0.19 (определили исходя из зависимости x0(A) от Sa0.
Находим расстояние А от исходного сечения до переднего торца (смещение исходного сечения):
A= х0 ·m·ctgв=7,2мм.
Размеры венца долбяка в произвольном сечении, отстоящем от исходного на величину Ау так же и в плоскости переднего торца, где Ау=А:
ha0y=ha0исх+Ay tgв=5,75мм;
hf0y=hf0исх+Ay tgв=4,25мм;
da0y=da0исх+2Ay tgв=91,5мм;
df0y=df0исх+2Ay tgв=71,5мм;
Толщина зуба по дуге делительной окружности в произвольном торцевом сечении:
S0y=S0исх+2Ay tgв tgв =12,9мм;
Ориентировочная толщина зуба на окружности выступов:
=1,02мм.
Sа0yисх=2ra0исх((S0исх/2r0)+ inv0 – inv0исх);
inv0= tg0-0= -19,64;
inv0исх= tg0исх-0исх= -32,89, где cos0исх = rв0/ra0исх= 0,8352, 0исх = 33,3548;
rв0=r0 cos0 = 37,6мм, где r0=40мм;
Sа0yисх=12,06мм.
Задние n и передний n углы в сечении, нормальном к проекции режущей кромки на торцовую плоскость долбяка:
tgn = tgв · sin0 = tg 6 · sin 20 = 0.0359; n=2;
cos0y = rв0/r0y=37,6/40 = 0,925; 0y = 22,3;
tgn= tg в · sin 0y = 0,0332; ny=2
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Металлорежущие инструменты: Учебник / Г.Н.Сахаров. О.Б.Арбузов. Ю.Л.Боровой и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.
2. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Киев. Вища школа, 1986. – 486 с.
3. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. – М.: Машиностроение, 1984. – 170 с.
4. Режущий инструмент: Лабораторный практикум / И.Н.Щеголькова. М.: Машиностроение, 1985. – 164 с.
5. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов / Г.Н.Кирсанов, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др.
6. Справочник инструментальщика / И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др. Л.; Машиностроение, 1987. – 846 с.
7. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М.: Машиностроение, 1984. – 399 с.
8. Семенченко И.И., Матюшин В.Н., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущего инструмента. – М.: Машгиз., 1963. – 953 с.
9. Филиппов Г.В. Режущий инструмент. – Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние, 1981. – 392 с.
10. Долбяки зуборезные чистовые. Технические условия. ГОСТ 9323. – 79.
Приложение А
Конструктивные размеры долбяков
Таблица А.1 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных
мелкомодульных дисковых типа 1 (ГОСТ 10050-89), мм
![]() | |||||||||||
m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 |
0,14 0,15 0,19 | 0,28 | 0,45 | 0,70 | ||||||||
0,20 | 0,30 | 0,50 | 0,80 | ||||||||
0,22 | 0,35 | 0,55 | 0,90 | ||||||||
0,25 | 0,40 | 0,60 |
Таблица А.2 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных
мелкомодульных хвостовых типа 2 (ГОСТ 10059-80 Е), мм
m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 |
0,1 | 0,18 | 0,30 | 0,55 | ||||||||
0,11 | 0,20 | 0,35 | 0,60 | ||||||||
0,12 | 0,22 | 0,40 | 0,70 | ||||||||
0,14 | 0,25 | 0,45 | 0,80 | ||||||||
0,15 | 0,28 | 0,50 | 0,90 |
Таблица А.3 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных дисковых
типа1 (ГОСТ 9323-79*), мм
![]() | |||||||||||
m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 |
1,0 | 2,25 | 3,75 | 6,0 | ||||||||
1,125 | 2,50 | 4,0 | 6,5 | ||||||||
1,25 | 2,75 | 4,25 | 7,0 | ||||||||
1,375 | 3,0 | 4,5 | 8,0 | ||||||||
1,5 | 3,25 | 5,0 | 9,0 | ||||||||
1,75 | 3,50 | 5,5 | 10,0 | ||||||||
2,0 | 11,0 12,0 |
Таблица А.4 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных чашечных
типа 3 (ГОСТ 9323-79*), мм
![]() | |||||||||||
m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 |
1,0 | 50 76 | 1,125 | 1,25 | 1,375 | |||||||
1,50 | 2,5 | 3,50 | 5,5 | ||||||||
1,75 | 2,75 | 3,75 4,0 4,25 4,50 | 6,0 | ||||||||
2,0 | 3,0 | 6,5 | |||||||||
2,25 | 3,25 | 5,0 | 7,0 8,0 9,0 |
Таблица А.5 Конструктивные размеры долбяков зуборезных хвостовых
типа 4 (ГОСТ 9323-79*), мм
![]() | |||||||||||
m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 | m0 | d0 | z0 |
1,0 | 1,375 | 2,0 | 2,75 | ||||||||
1,125 | 1,50 | 2,25 | 3,0 | ||||||||
1,25 | 1,75 | 2,50 | 3,25 3,50 3,75 4,0 |
Приложение Б
Технические требования
Таблица Б.1 - Допуски и предельные отклонения параметров
мелкомодульных долбяков (ГОСТ 10059-80Е)
Параметр | Обозна-чение | Номинальный делительный диаметр, мм | Класс точности | Допуски и отклонения мкм, при m0, мм |
0,1-0,5 | 0,5-0,9 | |||
Отклонение диаметра посадочного отверстия | fd | 40, 63 | АА | +4 |
А | ||||
+5 | ||||
В | ||||
+6 | ||||
Биение конуса хвостовых долбяков | frh | - | A, В | |
Торцовое биение передней поверхности | fyt | - | АА А В | |
Отклонение от перпендикулярности внешней опорной поверхности | fxy | - | АА А В | |
Отклонение от параллельности опорных поверхностей | fx | - | АА А В | |
Биение окружности вершин зубьев | frra 0 | - | АА А В | |
Отклонение диаметра окружности вершин зубьев | fda 0 | 40, 63 | АА | ±125 |
12, 16, 25, 40, 63 | А | ±100 ±160 | ||
12, 16, 25, 40, 63 | В | ±125 ±200 | ||
Погрешность профиля зуба | ff0 | - | АА А В |
Продолжение таблицы Б.1
Параметр | Обозна-чение | Номинальный делительный диаметр, мм | Класс точности | Допуски и отклонения мкм, при m0, мм | ||
0,1-0,5 | 0,5-0,9 | |||||
Отклонение высоты головки зуба | fha 0 | - | AA, А, В | ±12 | ||
Разность соседних окружных шагов | fv 0 | - | АА А В | |||
Накопления погрешности окружного шага | Fp0 | AA | ||||
16, 25 | А | |||||
16, 25 | В | |||||
Таблица Б.2 - Допуски и предельные отклонения параметров долбяков
(ГОСТ 9323-79*)
Параметр | Обозначение | Номиналь- ный дели- тельный диаметр, мм | Класс точности | Допуски и отклонения мкм, при m0, мм | ||||
1-3,5 | 3,5-6,3 | 6,3-10 | >10 | |||||
Отклонение от параллельности опорных поверхностей | fx | >50 | А В | - | - | |||
50-125 | АА А В | - | ||||||
125-200 | АА А В | - | - | |||||
Продолжение таблицы Б.2
Параметр | Обозначение | Номиналь- ный дели- тельный диаметр, мм | Класс точности | Допуски и отклонения мкм, при m0, мм | ||||||||
1-3,5 | 3,5-6,3 | 6,3-10 | >10 | |||||||||
Торцовое биение передней поверхности | fyt | >50 | А В | - | ||||||||
50-125 | АА А В | - | ||||||||||
125-200 | АА А В | - | ||||||||||
Погрешность профиля зуба | ff0 | - | АА А В | 3-4 4-5 8-10 | 16-20 | |||||||
Биение окружности вершин зубьев | frra 0 | >50 | А В | - | ||||||||
50-125 | АА А В | - | ||||||||||
125-200 | АА А В | - | ||||||||||
Радиальное биение зубчатого венца | Fr0 | А В | 14-16 20-24 | - | - | |||||||
50-125 | АА А В | 12-14 16-18 24-26 | - | |||||||||
125-200 | АА А В | - | - | - | ||||||||
Разность соседних окружных шагов | fv 0 | - | АА А В | 3-4 5-6 8-10 | ||||||||
Накопления погрешности окружного шага | Fp0 | - | АА А В | 9-11 14-18 20-24 | ||||||||
Таблица Б.3 - Шероховатость рабочих поверхностей долбяков
Поверхности | Класс точности долбяка | Параметр шероховатости поверхности, мм | |
Ra | Rz | ||
Передняя и задние поверхности зубьев | АА и А В | - - | 1,6 2,5 |
Опорная поверхность дисковых и чашечных долбяков | АА, А и В | 0,16 | - |
Посадочное отверстие дисковых и чашечных долбяков | АА А и В | 0,16 0,25 | - |
Внутренняя опорная поверхность дисковых и чашечных долбяков | АА, А и В | 0,63 | - |
Поверхность хвостовика хвостовых долбяков | А В | 0,5 0,63 | - |
Остальные поверхности | АА, А и В | 2,5 | - |
Приложение В
Варианты заданий на курсовое проектирование
А. Рассчитать и сконструировать хвостовой зуборезный долбяк для нарезания зубчатых колес внутреннего зацепления =200. Материал заготовки – сталь 40ХН с в =850 Мпа (таблица В.1). Основные размеры принять по ГОСТ 9323-79*.
Б. Рассчитать и сконструировать дисковый долбяк для нарезания зубчатых колес с модулем m0. Угол зацепления =200, d1 – диаметр посадочного отверстия. Материал заготовки – сталь 45 175HB (таблица В.2). Основные размеры принять по ГОСТ 9323-79*.
В. Рассчитать и сконструировать чашечный зуборезный долбяк для нарезания зубчатых колес с модулем m0. Угол зацепления =200, d1 – диаметр посадочного. Материал заготовки – сталь 45 с в =600 Мпа (таблица В.3). Основные размеры принять по ГОСТ 9323-79*.
Таблица В.1
№ варианта | d0, мм | Конус Морзе | m0, мм |
В24 | 1,5 | ||
1,25 | |||
2,5 | |||
3,0 | |||
4,0 | |||
В18 | 1,0 | ||
1,5 | |||
2,0 | |||
2,5 | |||
3,0 |
Таблица В.2
№ варианта | d0, мм | d1, мм | m0, мм | Степень точности нарезаемых колес |
31,75 | ||||
44,45 | 4,5 | |||
5,5 | ||||
8,0 | ||||
31,75 | ||||
3,5 | ||||
101,60 |
Таблица В.3
№ варианта | d0, мм | d1, мм | m0, мм | Степень точности нарезаемых колес |
1,5 | ||||
44,45 | ||||
31,75 | ||||
Класс точности долбяка для четных вариантов принять - А или АА (по выбору), для нечетных вариантов - В
Приложение Г
Приложение Д
РАССМОТРЕНО УТВЕРЖДЕНО
на заседании кафедры на заседании методбюро МФ
«Технология машиностроения»
Протокол № ______ от Протокол № _______от
«____»__________2004 г. «___»___________2004 г.
Зав.кафедрой ТМ Председатель методбюро МФ
_________________Швоев В.Ф. _____________Смолькин А.А.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ