Курсовая работа (т): Режущий инструмент

Режущий инструмент

Режущий инструмент

Аннотация

станок резание кинематический схема

Целью данного курсового проекта является закрепление необходимых будущему инженеру теоретические знания основ конструирования и расчёта режущих инструментов.

В данном курсовом проекте рассматривается проектирование трёх режущих инструментов: метчик машинный, дисковый долбяк и дисковый фасонный резец.

Введение

Большинство деталей машин из различных материалов приобретает окончательную форму и размеры в результате механической обработки. Важная роль в этом принадлежит обработке материалов резанием, особенно в случаях, когда требуется получить детали с высокой точностью и малой шероховатостью обработанных поверхностей. Для того чтобы такая обработка была производительной, экономичной и обеспечивала высокое качество изготовленных деталей, необходимо знать основные закономерности процесса резания, на основании которых можно сознательно управлять процессами, протекающими в его зоне. Поскольку обработка может выполняться различными режущими инструментами из разнообразных инструментальных материалов и с различными геометрическими параметрами, изучение закономерностей процесса резания следует проводить неотрывно от установления основных путей совершенствования режущего инструмента.

Развитие машиностроения тесно связано с совершенствованием конструкций технологических машин, металлорежущих станков и в частности режущего инструмента.

От качества надёжности, надёжности и работоспособности режущих инструментов, применяемых в машиностроении, в значительной степени зависит качество и точность детали, её шероховатость, производительность и эффективность процесса обработки, в особенности в наше время, при использовании инструмента в автоматизированном производстве в условиях гибких производственных систем.

1. Разработка конструкции дискового долбяка

1.1 Описание конструкции и назначение дискового долбяка

Долбяк, металлорежущий инструмент для нарезания зубьев прямозубых и косозубых зубчатых колёс наружного и внутреннего зацепления, зубчатых венцов шевронных колёс с канавкой и без неё, зубчатых колёс блоков, зубчатых колёс с выступающими фланцами, ограничивающими свободный выход инструмента и зубчатых реек. Долбяк имеет вид зубчатого колеса, снабжённого режущими элементами с соответствующей заточкой; изготовляется из быстрорежущей стали.

Долбяки делятся на три класса: АА предназначается для обработки зубчатых колёс 6-й степени точности, А - 7-й и Б - 8-й.

Существует несколько типов зуборезных долбяков:

·        Дисковые прямозубые, применяемые для нарезания прямозубых цилиндрических колес, главным образом наружного зацепления (рис 1.1 а);

·        Чашечные, применяемые для нарезания наружных блочных колес в упор и для изготовления внутренних колес средних модулей (рис 1.1 б);

·        Концевые или хвостовые долбяки применяемые для нарезания колес внутреннего зацепления (рис 1.1 в);

·        Дисковый долбяк для нарезания косозубых и шевронных колес (рис 1.1 г и д);

Рисунок 1.1 - Типы зуборезных долбяков

Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов.

Схема нарезания прямозубых зубчатых колес долбяком (рис. 1.2) включает возвратно-поступательные движения инструмента вдоль оси заготовки, что обеспечивает необходимую скорость резания. Срезание стружки происходит во время рабочего хода. Во время холостого, обратного, хода с целью уменьшения трения задней поверхности о материал заготовки стол станка отводится от долбяка, а перед началом резания возвращается в исходное положение. В процессе обработки долбяк постепенно врезается в радиальном направлении в заготовку на высоту зуба. Одновременно происходят взаимосвязанные вращения долбяка и заготовки вокруг своих осей, в результате которых наблюдается обкатка, качение без скольжения начальной окружности долбяка по начальной окружности детали. При обработке долбяком процесс пересопряжения зубьев (деления) не производится, что обеспечивает большую производительность по сравнению с нарезанием гребенками.

Рис. 1.2 Схема нарезания колес

Эскиз инструмента представлен на рис.1.3

Рис.1.3 Эскиз инструмента

Где α- задний угол

γ- передний угол

Долбяки имеют форму закаленного шлифованного колеса с затылованными зубьями. Так как зубья долбяка имеют небольшой конус, после заточки толщина зуба и внешний диаметр уменьшаются, профиль зубьев изменяется. Для повышения срока службы при нарезании колес внешнего зацепления у нового долбяка увеличивают диаметр делительной окружности. Передний угол для облегчения резания равен 5°. Задний угол при вершине 6-6°30', боковые задние углы по нормали 2-2°30'. При нарезании колес внешнего зацепления долбяки выбирают максимально возможного диаметра, точность обработки и период стойкости при этом повышаются. Диаметры долбяков в комплекте как новые, так и после заточки должны быть одинаковыми. Затупленный долбяк перетачивается только по передней поверхности.

Требования к изготовлению:

Долбяки должны изготавливаться из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73.

Твердость долбяков должна быть:

Режущей части из быстрорежущей стали - HRC 62…65;

Режущей части из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более, кобальта 5% и более - выше на 1-2 единицы HRC.

Режущая часть долбяков не должна иметь обезуглероженных мест и мест с пониженной твердостью.

Параметры шероховатости поверхностей долбяков по ГОСТ 2789-73 должны быть не более, мкм:

Класса точности А -

Класса точности Б -

Опорная поверхность дисковых долбяков

Посадочное отверстие дисковых долбяков

Внутренняя опорная поверхность дисковых долбяков

1.2 Расчет геометрических и конструктивных параметров дискового долбяка

Исходные данные для проектирования:

Угол зацепления: α=20 град

Модуль: m=6.25 мм

Делительный диаметр долбяка : =125

Число зубьев долбяка :

==,

Для чистового долбяка принимаем: передний угол:

Задний угол на вершине:

Число зубьев шестерни и колеса:

Геометрические параметры долбяка показаны на рис. 1.4

Фактический угол профиля долбяка α₀ определяется по формуле:

2 Боковой задний угол в сечении по делительному цилиндру α_б:

Задний угол α_п на боковых сторонах зубьев в нормальном сечении к профилю

Основной диаметр долбяка

Определение размеров зубьев долбяка в исходном сечении

Величина утолщения зубьев долбяка для образования бокового зазора при чистовой обработке нарезаемых колес

Толщина зуба долбяка по делительной окружности:

Высота головки зуба

где h_f1,2- высота ножки зуба нарезаемых шестерни и колеса.

Высота ножки зуба

где h_a1,2-высота головки зуба нарезаемых шестерни и колеса.

Диаметр окружности выступов долбяка в исходном сечении:

Минимально допустимая по условию механической прочности толщина зуба нового долбяка на наружном диаметре

Толщина зуба долбяка на наружном диаметре в исходном сечении

Величина исходного расстояния, обеспечивающая заданную толщину зуба на вершине

Принимаем по ГОСТ 9323-79 а=6,3мм.

Проверка долбяка с выбранным исходным расстоянием на отсутствие интерференции.

rp1 - радиус кривизны активного профиля зуба шестерни в нижней начальной контактной точке при внешнем зацеплении её с колесом;

rl1 - радиус кривизны эвольвентного профиля зуба шестерни в точке начала переходной кривой при нарезании её с долбяком ;

Если rp1 > rl1, интерференция отсутствует.

где r _b2-радиус основной окружности колеса.

Радиус основной окружности колеса

14 Межосевое расстояние:

Угол профиля зуба долбяка в точке на окружности выступов:

Для колеса:

где r₂- радиус делительной окружности колеса;

r_a2- радиус окружности вершин колеса;

r_b2-радиус основной окружности долбяка.

Межосевое расстояние в станочном зацеплении:

17 Коэффициент смещения:

18 Угол зацепления в станочном станочном зацеплении:

Интерференция отсутствует, т. к. rp1 > rl1.

Определение размеров зубьев долбяка на передней поверхности.

19 Окружная толщина зуба по делительному цилиндру:

20 Высота головки зуба долбяка:

Высота ножки зуба долбяка:

Диаметр вершин зубьев долбяка:

23 Диаметр впадин зубьев долбяка:

Наибольшая допустимая величина стачивания долбяка ∆B ограничивается прочностью зуба сточенного долбяка и отсутствием подрезания зубьев нарезаемых им колёс :

∆B=B-e,

где e - длина зуба окончательно сточенного долбяка;

B - длина зуба нового долбяка ( принимаем по ГОСТ 9323-79 ).

Проверка на подрезание ножки зуба шестерни и колеса.

Подрезание ножки зуба отсутствует, если выполняются условия:

r_l1 / 0 ( для шестерни ) и r_l2 / 0 ( для колеса ). Расчёт ведём по выше приведённым формулам для r_l1 и r_l2.

Подрезание отсутствует.

Проверка на отсутствие срезания головки зуба окончательно с точеным долбяком.

Срезание отсутствует.

Основные элементы конструкции долбяка выбираем по ГОСТ 9323-79 или из конструктивных соображений. По ГОСТ 9323-79 определяем допуски на все элементы долбяка и технические требования к его изготовлению.

2. Разработка конструкции метчика машинного М16

)        Выбор материала рабочей части метчика: обрабатываемый материал - сталь 40Х. Материал рабочей части - Р6М5;

2)      Выбор числа зубьев метчика: для резьбы М16 количество зубьев равно ;

 мм,

принимаем  мм;

 мм,

принимаем  мм;

 мм,

)        Рекомендуемая толщина среза:  мм, предельное значение  мм;

)        Длина заборной части метчика  мм, принимаем  мм.

Длина калибрующей части , принимаем  мм (т.к.  мм). тогда  мм.