Примем условные обозначения: «1» - индекс нарезаемого колеса; «2» - сопрягаемого с ним колеса; «0» - зуборезного инструмента»
Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию ФГБОУ ВПО
Quot;Алтайский государственный технический
университет им. и.и.Ползунова"
Кафедра Технология автоматизированных производств
Работа защищена____________
(дата)
С оценкой__________________
________________
(подпись руководителя)
(подпись руководителя)
Проектирование долбяка
Расчетное задание
(по дисциплине: "Проектирование режущего инструмента")
РЗ 151001 021 000 ПЗ
Выполнил студент гр. ТМ-92 Сыпачев И.С. ____________
(ФИО)
Руководитель Федоров Ю.В. ____________
(ФИО)
Нормоконтроль Федоров Ю.В. _____________
(ФИО)
Барнаул 2013
Содержание
Введение 3
1 Исходные данные 4
1.1 Дополнительные исходные данные 4
2 Цель и задачи проектирования 5
3 Теоретическая часть 6
3.1 Выбор инструментального материала 6
3.2 Параметры исходной инструментальной рейки 8
4 Расчет конструктивно-геометрических параметров долбяка 9
Литература 15
Введение
Основные понятия о процессе зубонарезания
Для нарезания зубьев цилиндрических колес применяются зуборезные инструменты. Это наиболее сложные и дорогостоящие из всех видов лезвийных инструментов, так как содержат большое число высокоточных режущих фасонных кромок, изготавливаются из высококачественных инструментальных материалов и характеризуются высокой трудоемкостью и сложностью контроля многочисленных параметров.
Нарезание зубьев цилиндрических колес может производится либо методом копирования, либо методом обкаточного огибания (обкатки).
При методе копирования профиль режущих кромок полностью соответствует профилю впадин между зубьями колеса. По такому методу работают дисковые и пальцевые фасонные фрезы, а также зубодолбежные многорезцовые головки, обеспечивающие высокие точность и производительность, так как удаляют металл одновременно из всех впадин. Но в то же время это наиболее дорогостоящий, сложный в изготовлении и применяется только в массовом производстве.
Достоинством метода копирования является простая кинематика станка. Однако точность изготовления зубьев колес дисковыми и пальцевыми фрезами относительно низка из-за неизбежных погрешностей изготовления фасонных зубьев инструментов и установки их относительно заготовки.
При методе обкаточного огибания (обкатки) центроиды инструмента и нарезаемого колеса обкатываются друг по другу без скольжения, а профиль нарезаемых зубьев колеса формируется как огибающая различных положений режущих кромок при зубонарезании. Форма режущих зубьев у этих инструментов не совпадает с профилем впадин между зубьями нарезаемых колес и определяется в результате достаточно сложных расчетов. По этому принципу работают зуборезные гребенки, червячные фрезы, долбяки, зубострогальные резцы, головки для нарезания конических колес и др. Достоинство этих инструментов - универсальность. Ими можно нарезать колеса данного модуля с различным числом зубьев. При этом точность нарезаемых колес выше точности колес, обработанных по методу копирования. Недостатки: сложные кинематика зуборезных станков и конструкция самих инструментов.
Проектирование зуборезных инструментов заключается в определении формы и размеров режущих зубьев и базируется на законах зацепления зубчатых передач.
В связи с тем, что подавляющее большинство зубчатых колес, применяемых в машиностроении, имеют цилиндрическую форму и зубья эвольвентного профиля, то далее рассматриваются вопросы проектирования долбяков и червячных фрез для нарезания именно таких колес.
1 Исходные данные
Основные исходные данные:модуль по нормали т=2,5 мм; профильный угол исходного контура α, угол наклона зубьев на делительном цилиндре β1 = 0°;число зубьев .колес: нарезаемого Z1=31, сопряженного Z2=63, коэффициенты смещения исходного контура: нарезаемого колеса х1=0,25 сопряженного колеса х2=0,25 ; наименьшее отклонение толщины зуба нарезаемого колеса Аce=190мкм (таблица 1);допуск на толщину зуба Тс=130 мкм (таблица 3);допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=45 мкм (таблица 2 ); допустимое срезание боковых сторон у вершин зуба ∆R1=∆R2=0 коэффициент высоты головки зуба, ha* = 1,0;коэффициент радиального зазора с* = 0,25.
Примем условные обозначения: «1» - индекс нарезаемого колеса; «2» - сопрягаемого с ним колеса; «0» - зуборезного инструмента».
1.1 Дополнительные исходные данные:
Геометрические и технологические параметры прямозубых зубчатых колес (по ГОСТ 16532-80)
1.1.1Угол профиля град., а=20°;
1.1.2Коэффициент суммы смещений ХΣ=Х1 +Х2=0,25+0,25=0,5;
1.1.3Инволюта угла профиля inv а = tga - а=tg20-20= 0,014904;
1.1.4Инволюта угла зацепления invαw12= + inva =
0,0188; αw12=21,55°;
1.1.5Межосевое расстояние αw12= =
=118,71;
1.1.6Делительное межосевое расстояние а12= =
=117,5;
1.1.7Делительный диаметр колес: нарезаемого d1= =
=77,5;
и сопряженного с ним d2= =
=157,5;
1.1.8Коэффициент воспринимаемого смещения Y= =
=0,484;
1.1.9Коэффициент уравнительного смещения ∆Y = XΣ - Y= 0,5- 0,484 =0,016;
1.1.10 Диаметр вершин зубьев колес: нарезаемого dal=d1+2(ha*+X1-∆Y)m =77,5+2(1+0,25-0,016)2,5=83,67;
и сопрягаемого с ним da2=d2+2(ha*+X2-∆Y)m=157,5+2(1+0,25-0,016)2,5 =163,67;
1.1.11 Диаметр впадин колес: нарезаемого dfl=d1-2(ha*+c*-x1)m=77,5-2(1+0,25-0,25)2,5=72,5;
и сопряженного с ним df2=d2-2(ha*+c*-x2)m=157,5-2(1+0,25-0,25)2,5 =152,5;
1.1.12 Толщина зуба по нормали на делительной окружности
нарезаемого колеса Sg1 (ном) = ( + 2Х1 tga)m= (
+ 2*0,25*tg20)2,5 =4,38;
1.1.13 Средняя толщина зуба (с учетом наименьшего отклонения толщины зуба Асе и допуска на толщину зуба Тс)
По таблице 1[1] для степени точности колес 8-А и диаметром делительной окружности нарезаемого колеса до 80 мм(d1=77,5 мм) Асе=160мкм;
По таблице 2[1] для степени точности колес 8-А и модуля колеса от 1 до 3,5 мм (m=2,5 мм) и диаметром делительной окружности нарезаемого колеса до 125мм(d1=77,5 мм) Fr= 45мкм;
По таблице 3[1] для степени точности колес 8-А и допуском на радиальное биение зубчатого венца Fr= 45мкм, Tс=130 ;
Sn1=Sg1 (ном) -Асе/1000 + Тс/2000=4,38 -160/1000 + 130/2000=4,285;
1.1.14 Высота зуба нарезаемого колеса h1= =
=5,585;
1.1.15 Диаметр основной окружности колес: нарезаемого db1 = d1 cosa1
= 77,5 cos20=72,826 и сопряженного с ним db2 = d2 cosa2= 157,5 cos20= 148.002;
2 Цель и задачи проектирования
Цель работы: Освоить методики проектирования зуборезных инструментов в ручном и автоматизированном режимах.
Задание: Спроектировать долбяк для нарезания цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем.
3 Теоретическая часть
Назначение, область применения и типы долбяков. Долбяк представляет собой режущий инструмент, выполненный в виде зубчатого колеса, у которого вершины и боковые стороны зубьев снабжены передними и задними углами.
Долбяки предназначены для нарезания зубьев цилиндрических прямозубых, косозубых и шевронных колес, а также колес внутреннего зацепления. Долбяки незаменимы при нарезании зубьев в упор, например на блочных колесах или колесах с фланцами. Они обеспечивают большую производительность при нарезании колес с узким буртом и большим числом зубьев, при нарезании зубчатых секторов и реек. Следует отметить их высокую технологичность, возможность достижения высокой точности при изготовлении и широкую универсальность в применении.
Профиль зубьев нарезаемого колеса образуется как огибающая различных положений режущих кромок долбяка относительно заготовки.
Из-за прерывистости процесса резания и невозможности развивать высокие скорости резания вследствие больших сил инерции долбяк по производительности уступает червячным фрезам.
В машиностроении применяются дисковые, чашечные и хвостовые долбяки. Чашечные долбяки отличаются от дисковых тем, что имеют специальное углубление , в котором размещаются элементы крепления во избежание контакта с обрабатываемой шестерней. Хвостовые долбяки имеют малый диаметр и применяются при нарезании колес внутреннего зацепления и мелкомодульных колес (m < 1 мм). Для нарезания косозубых и шевронных колес применяют косозубые долбяки.
Стандартные долбяки (ГОСТ 9323-79) изготавливаются трех классов точности АА, Аи В для нарезания колес соответственно 6, 7 и 8-й степеней точности.
К числу недостатков долбяков следует отнести: сложность кинематики зубодолбежных станков, ограничения применяемости по числу зубьев нарезаемых колес из-за вносимых погрешностей в их профиль.
Рис. Схема работы долбяка.