Проектирование режущих инструментов

Проектирование шпоночной  протяжки

Исходные данные.

 

1. Протягиваемая заготовка: Сталь  20, твердость на операции протягивания HB 140;

Диаметр отверстия:

Ширина шпоночной канавки:

Глубина шпоночной канавки:

Шероховатость:

Длинна протягивания:

2. Станок 7Б54 горизонтально протяжной;

 

Номинальное тяговое усилие

 

Максимальная длина хода штока

(ГОСТ 16015-91)

Расчет

1. Устанавливаем группу обрабатываемости:

Сталь с твердостью поверхности  НВ140 относится к I группе обрабатываемости. [2, c 200]

 

2. Устанавливаем  группу качества по табл П2.

При Ra=1,25 мкм принимаем  первую группу качества.                                        [2, c 203]

 

3. За материал  рабочей части протяжки (передняя направляющая, режущая часть, задняя направляющая) примем быстрорежущую сталь Р6АМ5)                                      [2, c 203]

 

4. Конструкуию  протяжки принимаем с приваренным  хвостовиком из стали 40Х. Конструкцию хвостовика и размеры выбираем по ГОСТ 4043 - 70                                           из приложения                                                                                                П3 [3, c 465]

 

Ширина хвостоика: В=3 мм;

 

Высота хвостовика Н=6 мм;

Площадь хвостовика в опасном сечении:

Для стали 40Х принимаем

[2, c 51]

Допустимая прочность хвостовика:

 

5. По рекомендациям  [2, c 207] выбираем передние и задние  углы зубьев:

Передний угол черновых, чистовых и колибрующих зубьев

(для отверстий  до 20 мм)

Задний угол черновых и переходных зубьев

Задний угол чистовых зубьев

Задний угол калибрующих зубьев

6. Устанавливаем скорость  резания:

 

Для первой группы качества и первой группы обрабатываемости, учитывая тип  производства принимаем V=8 м/мин. [1, c 208]. Эта скорость входит в диапазон скоростей станка.

 

 

 

7. Определим подачу  черновых зубьев по средней  наработке между двумя отказами: При скорости V=8 м/мин и подаче черновых зубьев Szc=0.02 мм наработка чистовой части Т=66 м [1, c 209].

 

 

Соответственно наработка черновых зубьев Т=69 м;               П7  [2, c 209]

 

Изходя из условия равной стойкрости черновых  и чистовых частей, определим  подъем черновых зубьев Szo=0.25 мм/зуб  на зуб на сторону. С учетом рекомендации [2, c 214] ограничим подъем черновых зубьев до Szo=0.12 мм/зуб, во избежание вырывов, рванин.

 

Введем поправочные коэффициенты на наработку П18: 

Коэффициент, учитывающий вид и  группу качества протягиваемых поверхностей:

Коэффициент, зависящий от схемы  резания:

Коэффициент, зависящий от вида заготовки:

Коэффициент, зависящий от доводки зубьев протяжки:

Коэффициент, зависящий от формы  шлицевого паза:

Коэффициент, зависящий от вида СОЖ, назначим СОЖ - сульфофрезол ГОСТ 12-54:

Коэффициент, зависящий от материала  протяжки:

Тогда, наработка с поправочными коэффициентами:

 

8. Определим глубину  стружечной канавки h необходимой  для размещения стружки:

коэффициент помещаемости стружки;                                                                                                                                                                                                                                                 [2, c 52]   

обрабатываемая длинна;

подъем черновых зубьев

принимаем

9. Определим шаг черновых  зубьев    и число одновременно работающих зубьев  Zp.

По П19 принимаем шаг черновых зубьев наименьшим из всех имеющихся  и соответствующим глубине стружечной канавки, принятой в пункте 8.

 

Шаг черновых зубьев принимаем по таблице П19 [1, c 216] наименьшим из всех имеющихся и соответствующих глубине стружечной канавки h=3 мм:

Остальные элементы профиля:

Определим число одновременно учавствующих в работе зубьев:

[2, c 53]

10. Определяем максимально  допустимую силу резания Pmax.

 

Принимаем Pmax минимальной из трех расчитанных сил:

- тяговая сила станка

- прочность протяжки в опасных  сечениях по хвостовику

 

МПа                                                                                                      [2, c 53]

- прочность протяжки  в опасном сечении перед первым зубом.

Максимально допустимая сила резания:

11. Число зубьев в  группе Zc:

 

По справочнику [2, c 218] выбираем коэффициенты на осевую силу резания для разлиных условий работы и осевую силу резания, приходящуюся на 1 мм длины режущей кромки:

показывает зависимость от состояния  и твердости обрабатываемого  материала;

показывает зависимость от вида СОЖ;

показывает зависимость от от группы качества протягиваемой поверхности;

показывает зависимость от способа  разделения стружки;

осевая сила, пиходящаяся  на 1 мм длины режущей кромки пр переднем угле g=10 град.                                                                                          (П20)

так как 

, то принимаем zc=1

12. Глубина шпоночного  паза по эскизу задания:

Следоватьельно, полный припуск::

Высота первого зуба с учетом подъема на зуб равна:

Весь припуск разделяется на черновые, переходные и чистовые зубья.

 

Припуски на черновые, переходные и чистовые зубья выберем в соответствии с таблицами П22, П23 применительно к шпоночной протяжке.                                                  [2, c 220]

 

Припуск на черновые зубья определим по формуле:

13. Число групп черновых  звеньев:

Возьмем ближайшее меньшее значение:

Определим остаточную часть припуска:

14. Число чистовых зубьев:

 

Из таблицы П22 число чистовых зубьев 5. Мы добавляем еще 4 зуба для  снятия остаточного припуска..

15. Число переходных  зубьев.

 

Из таблицы П23 число переходных зубьев 4.

После снятия припуска черновыми, переходными  и чистовыми зубьями остаточный припуск должен быть равен 0:

16. Общее число зубьев  протяжки:

 

С учетом распределения остаточного  припуска:

Число переходных зубьев

Число чистовых зубьев

 

Число калибрующих зубьев зубьев

Число черновых зубьев

Число число всех зубьев протяжки:

17. Определяем длинну  режущей части протяжки, шаг и  профиль чистовых зубьев.

Линна режущей части протяжки:

 

=

число переменных шагов чистовых зубьев

число переменных шагов калибрующих  зубьев

18. Дополнительные варианты  расчета:

 

Изменим подачу путем увеличения числа  одновременно работающих зубьев Zp на единицу  для второго варианта, и еще  на единицу для третьего варианта расчета.

 

(Zp+1, Zp+2)

Проведем краткий расчет второго варианта.

Пеересчитаем шаг черновых зубьев:

Примем

[2, c 221]

 

Из таблицы П19 [2, c 216] выбираем:

Пересчитаем подачу на зуб для второго  варианта расчета:

Припуски на чистовые и переходные зубья выбираем в соответствии с  таблицами П22, П23 [2, c 220]

Припуски на черновые зубья определим по формуле:

Число групп черновых звеньев:

I?eieiaai

Определим остаточную часть припуска:

Число чистовых зубьев:

 

Из таблицы П22 число чистовых зубьев 5. мы добавляем 5 зубьв для  снятия остаточного припуска.

 Число переходных  зубьев.

Из таблицы П23 число переходных зубьев 4.

После снятия припуска черновыми, переходными  и чистовыми зубьями остаточный припуск должен быть равен 0:

 

Общее число зубьев протяжки:

 

С учетом распределения остаточного  припуска:

Число переходных зубьев

Число чистовых зубьев

Число калибрующих зубьев зубьев

Число черновых зубьев

Общее число всех зубьев протяжки:

Определяем длинну режущей части  протяжки, шаг и профиль чистовых зубьев.

Длинна режущей части протяжки:

 

=

длинна переменных шагов чистовых зубьев

длинна переменных шагов калибрующих  зубьев

Проведем краткий расчет третьего варианта.

 

Пересчитаем шаг черновых зубьев:

Из таблицы П19 [2, c 216] выбираем:

Пересчитаем подачу на зуб для третьего варианта расчета:

Принимаем

Припуск на чистовые и переходные зубья выбираем в соответствии с таблицами П22, П23 [2, c 220]

Припуск на черновые зубья определим по формуле:

Число групп черновых звеньев:

Определим остаточную часть припуска:

 Число чистовых  зубьев:

 

Из таблицы П22 число чистовых зубьев 5.

15. Число переходных  зубьев.

 

Из таблицы П23 число переходных зубьев 2.

 

После снятия припуска черновыми, переходными  и чистовыми зубьями остаточный припуск должен быть равен 0:

Общее число зубьев протяжки:

 

С учетом распределения остаточного припуска:

Число переходных зубьев

Число чистовых зубьев

Число калибрующих зубьев зубьев

Число черновых зубьев

Число число всех зубьев протяжки:

Определяем длинну режущей  части протяжки, шаг и профиль  чистовых зубьев.

Длинна режущей части протяжки:

 

=

число переменных шагов чистовых зубьев

число переменных шагов калибрующих  зубьев

 

19. Таблица результатов  расчета.

Сравнив основные показатели Szo, Lp, b,z, выбираем самый оптимальный вариант 2. Все дальнейшие расчеты проводим для этого варианта.

 

20. Рассчитываем силу  протягивания по формуле:

П21 [2, c 218]

21. Высота калибрующих  зубьев

 

22. Выбор формы и размера и размеров стружкоразделительных канавок.

 

При одинарной схеме  резания для ширины паза 3 мм зубья выполняются без стружкоразделитьельных канавок.

 

 

23. Определение  длинны передней направляющей.

 

 

Длинну передней направляющей выберем в зависимости от высоты H. Если L/H>1.5, то Lп.н=0,75*l

Высоту передней направляющей принимаем :

24. Расстояние от переднего  торца протяжки до первого  зуба:

Для протяжного станка модели 7Б54:

Высота задней направляющей принимается  с допуском по f9:

25. Остальные размеры:

 

Чаще всего длинну задней направляющей принимают равной длине передней.

 

Общая длинна протяжки: