Проектировани долбяка (курсовая). Методические указания для выполнения практических работ Дисциплина Проектирование режущего инструмента
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
Ф  ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет автоматизации машиностроенияКафедра «Технология автоматизированного машиностроения»ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОРЕЗНЫХ ДОЛБЯКОВ Методические указания для выполнения практических работ Дисциплина«Проектирование режущего инструмента»Специальность 120100«Технология машиностроения» К И Р О В 2004Печатается по решению редакционно-издательского советаВятского государственного университета. УДК 621.9.02.001.24 П78 Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры ОКМ А.В. Удалов Составители: кандидат технических наук, доцент кафедры ТАМ Е.А. Куимов, кандидат технических наук, ст. преподаватель кафедры ИТМ Д.О. Виноградов Редактор: Е.Г. Козвонина Подписано в печать Усл. печ. л. 1,25 Бумага офсетная. Печать копир Aficio 1022 Заказ № 410 Тираж 32 Текст напечатан с оригинала - макета, представленного составителями. 610000, г. Киров, ул. Московская, 36. Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ © Вятский государственный университет, 2004 Цель работы. Рассмотреть основные положения при проектировании зуборезных долбяков, изучить существующие методики расчета, познакомиться с проектировочным и проверочным расчетом долбяков, выполнить расчет долбяка для нарезания прямозубого зубчатого колеса.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ДОЛБЯКОВЗуборезный долбяк предназначен для нарезания зубьев зубчатых колес методом огибания (обката). Долбяк представляет собой зубчатое корригированное колесо с прямыми (или косыми) зубьями, снабженное соответствующими углами резания. Зацепление долбяка с зубчатым колесом в процессе нарезания, которое принято называть станочным зацеплением, аналогично зацеплению корригированной зубчатой передачи. Каждое торцовое сечение долбяка можно рассматривать как корригированное зубчатое колесо, имеющее положительную или отрицательную коррекцию. При различной степени сточенности долбяк имеет разные коэффициенты смещения исходного контура. Торцовое сечение долбяка, которое при зацеплении с нарезаемым колесом образует нулевую передачу, называется исходным сечением (рисунок 1).  Рисунок 1 – Параметры зуборезного долбякаИсходное сечение стандартного долбяка образует при зацеплении с некорригированным колесом нулевую передачу, причем начальная окружность совпадает в этом случае с делительной окружностью. Расстояние от передней поверхности нового долбяка до исходного сечения считается положительным исходным расстоянием или положительным смещением исходного сечения, а от торцового сечения предельно сточенного долбяка до исходного сечения — отрицательным исходным расстоянием, или отрицательным смещением исходного сечения. Величины исходных расстояний являются важными параметрами долбяка. С одной стороны, необходимо стремиться к тому, чтобы величины исходных расстояний были по возможности наибольшими. В этом случае увеличивается число переточек долбяка и срок его службы. Но, с другой стороны, чем больше величина положительного исходного расстояния, тем больше заостряяется вершина зуба долбяка, уменьшается его стойкость, возникает опасность неполной обработки рабочего участка нарезаемого колеса (большая величина переходной кривой), а увеличение отрицательного исходного расстояния ограничивается опасностью среза или неполной обработкой вершины нарезаемого колеса, а также может произойти подрезание зубьев колес. Существует два метода расчета долбяков: а) контрольный расчет, применяемый для проверки возможности использования имеющегося долбяка для нарезания пары сопряженных колес с заданными числами зубьев колес; б) проектирование новых долбяков для нарезания пары определенных колес. При проектировании долбяков должны быть удовлетворены следующие условия: а) активный участок профиля зуба нарезаемого колеса должен быть эвольвентным; б) отсутствие подрезания ножки и срезания головки зуба обрабатываемого колеса; в) обеспечение максимально возможного запаса на переточку. Так как число зубьев, диаметр делительной окружности и углы резания долбяка являются конструктивными или задаваемыми элементами, то расчет долбяка заключается в нахождении оптимальных исходных расстояний, под которыми подразумеваются максимально допустимые расстояния для конкретных условий обработки. При этом параметры долбяка с точки зрения их оптимальных величин можно рассматривать только для заданного колеса определенных параметров; этот же долбяк для другого колеса уже может иметь далеко не наилучшую геометрию. В этом заключается одна из особенностей расчета долбяка, в отличие, например, от расчета червячных фрез. Величины максимально допустимых исходных расстояний можно определить несколькими способами. а) По исходным параметрам долбяка m, d и нарезаемому колесу, имеющему наименьший радиус кривизны профиля min, ориентируясь по ГОСТ, принять исходные расстояния, а затем расчетом проверить долбяк по ширине площади на вершине зуба в торцовой плоскости и по величине эвольвентных участков зубьев нарезаемых колес. В случае несоответствия принятого исходного расстояния указанным требованиям изменить его и путем, может быть, неоднократного расчета получить его оптимальное значение. б) Приняв рекомендуемую минимальную ширину площадки Sau на вершине зуба долбяка, по высоте головки hau зуба долбяка в исходной плоскости, по графикам, приведенным в справочной литературе, определить величину сдвига исходного контура рейки m . По величине сдвига и по заднему углу в рассчитать исходное расстояние, затем проверить долбяк. В случае неудовлетворительного проверочного расчета изменить исходное расстояние и расчетным путем получить его оптимальное значение. в) В зависимости от минимально допустимой ширины площадки на вершине зуба долбяка и от ряда принятых его элементов аналитически определить исходное расстояние. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПРЯМОЗУБЫХ ДОЛБЯКОВ 1. Исходные данные В качестве исходных данных задаются следующими параметрами нарезаемых колес: число зубьев z1 и z2, модуль m , угол профиля , коэффициент головки зуба f, припуск под последующую обработку (приложение А). Остальные размеры нарезаемых колес рассчитываются по следующим зависимостям. 1.1. Торцовый профильный угол и модуль колеса (для косозубых колес)  1.2. Делительные диаметры:  1.3. Межосевое расстояние в зубчатой передаче  1.4. Действительный угол зацепления в передаче  ,где A1,2 — заданное межосевое расстояние в зубчатой передаче. 1.5. Высота головки зуба  ,  .1.6. Высота ножки зуба  ,  ,где с – радиальный зазор, с = 0,25 m. 1.7. Диаметры вершин зубьев  1.8. Диаметры окружности впадин  1.9. Диаметры основных окружностей колес  2. Выбор и расчет исходных размеров долбяков 2.1. Номинальный делительный диаметр Долбяки большего диаметра позволяют получить большую высоту эвольвентного участка профиля зуба нарезаемого колеса, при этом допускается большая коррекция долбяка, то есть увеличивается исходное расстояние и запас на переточку, уменьшается опасность срезания головок зубьев колеса, уменьшается радиальный зазор, повышается точность профиля зуба колеса, снижается шероховатость. Обычно применяют долбяки номинальных делительных диаметров, указанных в таблице 1. Таблица 1 – Номинальные делительные диаметры долбяков.
2.2. Число зубьев долбяка  .Если полученное число зубьев дробное, то его округляют до ближайшего большего четного целого и корректируют. 2.3. Расчетный диаметр основной окружности  3. Размеры зубьев долбяка в исходном сечении 3.1. Высота головки зуба долбяка  .3.2. Высота ножки зуба долбяка  .3.3. Толщина зуба по дуге делительной окружности а) при Δ≠0  ;б) при Δ=0  ,где ΔS– утолщение зуба долбяка для получения требуемого бокового зазора в зацеплении (таблица 2). Таблица 2 – Рекомендуемые величины ΔS для дисковых и чашечных долбяков
3.4. Диаметр вершин зубьев долбяка в исходном сечении  .3.5. Угол давления на головке зуба (угол профиля зуба долбяка в точке на окружности вершин)  3.6. Толщина зуба на вершине в исходном сечении  ,  (приложение Б). 4. Геометрия долбяка 4.1. Передний и задний угол влияют не только на процесс работы долбяка, но и на количество допускаемых долбяком переточек, на точность нарезаемых им колес. По этому их величину рекомендуется принимать по таблице 3. Таблица 3 – Геометрия долбяков
4.2. Угол профиля долбяка Наличие переднего и заднего углов режущей части долбяков приводит к искажению эвольвентного профиля режущей кромки и соответственно снижает точность профиля зубьев нарезаемых колес. Для уменьшения этого искажения производят коррекцию угла профиля долбяка, определяя его в зависимости от величины принятых переднего и заднего углов.  .4.3. Боковой задний угол в плоскости, параллельной оси долбяка.  где δн берется в пределах 2˚30 – 3˚. 5. Определение исходных расстояний Расстояние от передней поверхности нового долбяка до исходного сечения считается положительным исходным расстоянием, а от торца сточенного долбяка до исходного сечения – отрицательным. При расчете долбяка необходимо стремиться к выбору максимально допустимого исходного расстояния, так как при этом повышается качество обрабатываемой поверхности, точность профиля нарезаемого колеса и количество возможных переточек. Однако на выбор исходного расстояния накладываются ограничения, связанные с тем, что при увеличении положительного смещения исходного контура: а) уменьшается толщина зуба долбяка по окружности вершин, что приводит к потере прочности зуба долбяка или его быстрому износу; б) происходит увеличение переходных кривых профилей зубьев нарезаемых колес, что приводит к интерференции профилей в зацеплении, то есть увеличивается опасность неправильного касания профилей вне активного участка линии зацепления. 5.1. Станочный угол зацепления переточенного долбяка, гарантирующий отсутствие среза и неполной обработки вершины зубьев колеса неэвольвентной частью профиля зуба колеса, определяется по формулам:   где ρ1наиб - наибольший радиус кривизны профиля зуба нарезаемого колеса (рисунок 2); u - наименьший допустимый радиус кривизны профиля зуба долбяка, принимаемый равным: u = 2 мм при ddu = 50 мм,u = 3 мм при ddu = 75 мм; u = 5 мм при ddu = 100 мм.  Рисунок 2 – зацепление нового долбяка с колесом 5.2. Станочный угол зацепления переточенного долбяка, определяющий начало подреза ножки зуба колеса (расчет производится, если df1 <do1).  где df1 — диаметр окружности впадин зубьев колеса. 5.3. Максимальное отрицательное исходное расстояние предельно сточенного долбяка  где c — наибольший из углов c’ и c”, найденных выше. 5.4. Станочный угол зацепления нового долбяка, определяющий полную обработку рабочей части профиля зуба колеса,  где 1— радиус кривизны профиля зуба колеса в точке начала активной части (рисунок 2).  где αs1,2 – действительный угол зацепления в передаче:  .5.5. Положительное исходное расстояние, определяющее полную обработку рабочей части профиля зуба колеса.  5.6. Расчетный задний угол по верху долбяка  .5.7. Исходное расстояние, лимитируемое заострением зуба долбяка,  где Sau— задаваемая толщина зуба долбяка на вершине (таблица 4). 5.8. Максимально возможная величина стачивания дол бяка вдоль его оси  ,где ан — наименьшая из ан’ и ан’’. 5.9. Принимаемое положительное исходное расстояние (рекомендуемое) а = ан, если Н < Bp’; а = 0,5Bp’, если ан > 0,5Bp’, и |ас| > 0,5Bp’, а = Bp’ + +ас, если |ac| << 0,5 Bp’; Bp’ — максимально допустимая рабочая высота долбяка по технологическим возможностям его шлифования (таблица 4). Таблица 4 – Рекомендуемые величины толщин на вершине зубьев и высот долбяка (в мм)
6. Определение чертежных размеров долбяка по передней поверхности 6.1. Станочный угол зацепления нового долбяка  .6.2. Наружный диаметр нового долбяка  .6.3. Станочный угол зацепления предельно сточенного долбяка  где Bp — принимаемая величина стачивания; Bp = Bp’, если Н >= Bp’ и Bp = H, если H < Bp’. 6.4. Уточненный (чертежный) задний угол по верху  6.5. Принимаемая высота долбяка Bu = Bp + b, где b берется по таблице 4. 6.6. Толщина зуба на делительной окружности по нормали  .6.7. Высота головки зуба долбяка по передней поверхности  6.8. Полная высота зуба долбяка  ,где h — высота зуба колеса. 6.9. Корректированный торцовый профильный угол долбяка для уменьшения искажения профиля колеса от наличия переднего и заднего углов:  .7 Проверочный расчет долбяков Модули, профильные углы зацепления и углы наклона зуба долбяка и колеса должны быть равны. Однако это не является достаточным условием. Возможность использования имеющегося долбяка, например стандартного, для нарезания корригированного зубчатого колеса, даже при равенстве модулей и профильных углов, определяется проверочным расчетом. Проверка прямозубого долбяка ведется по двум условиям: обеспечивается ли правильность профилирования эвольвентной части профиля зуба колеса, то есть не распространяется ли переходная кривая при нарезании долбяком на активную часть зуба колеса и будут ли нарезаны зубья колеса требуемой высоты. Для проверки долбяка должны быть известны следующие исходные данные: z1 и z2 — числа зубьев нарезаемого и сопряженного с ним колеса; Sd1, dd1 и df1 — соответственно толщина зуба на делительной окружности, диаметр делительной окружности и окружности впадин зубьев. Кроме того, должно быть известно межцентровое расстояние A1,2 колес в зубчатой передаче. 7.1. Станочный угол зацепления долбяка и нарезаемого колеса  .7.2. Межцентровое расстояние долбяка и нарезаемого колеса  .7.3. Диаметр окружности впадин зубьев колеса после, нарезания долбяком  .Должно быть  .7.4. Угол зацепления нарезаемого и сопряженного с ним колес в зубчатой передаче  .7.5. Диаметр теоретической основной окружности долбяка  .7.6. Радиус кривизны профиля зубьев колеса в точке начала активной части  .7.7. Радиус кривизны профиля зубьев колеса после нарезания в точке начала обработки долбяком  .Должно быть ρ1u < ρ1 при нарезании долбяком колеса внешнего зацепления. 8 Долбяки для нарезания колес под шевингование Наилучшие размеры по точности шевингованных колес получаются в том случае, если предварительное нарезание колес производится долбяком с модифицированным профилем зуба. Модификация профиля заключается в том, что головка зуба долбяка имеет с двух сторон небольшие утолщения — усики (рисунок 3 а).  а) б) Рисунок 3 – а) модификация профиля зубьев долбяка под шевингование, б) форма впадины зубьев колеса, нарезанного модифицированным долбяком. Формы впадины зубьев колеса, нарезанные долбяком с модифицированным профилем, показана на рисунке 3 б. Зубья колеса имеют небольшое подрезание в зоне ножки. Однако это подрезание не должно распространяться на активную часть профиля колеса, так как при шевинговании активная часть не будет полностью обработана. Основные параметры долбяков, предназначенных для нарезания колес под шевингование, определяются так же, как и параметры долбяков общего назначения. Особенность расчета заключается лишь в определении размеров модифицированного профиля зуба — усиков. Размеры усиков на профиле долбяка находятся после определения всех конструктивных размеров долбяка. Размеры усиков можно определить по рисунку 4, на котором видно, что если точка А — начало подрезания профиля зуба колеса, то усик на профиле зуба долбяка должен начинаться с точки, сопрягающейся с точкой А по линии зацепления. Так как подрезание не должно распространяться на активную часть профиля колеса, примем, что точка начала подрезания совпадает с точкой начала активной части профиля колеса, положение которой определяется радиусом кривизны ρ1 (рисунок 4). Следовательно, диаметр начала усика профиля зуба долбяка должен совпадать (или быть несколько меньше с учетом припуска на шевингование) с диаметром d’au (рисунок 4), найденным из условия обработки активной части профиля. Тогда длина усика в радиальном направлении определяется как 0,5 (dau—d’au). Для облегчения шлифования модифицированных зубьев долбяка желательно увеличивать длину усика, что достигается при увеличении станочного угла зацепления долбяка и колеса, то есть при увеличении положительного исходного расстояния. С другой стороны, лучшую форму подрезания дают долбяки, образующие с колесом малые станочные углы зацепления, то есть долбяки, у которых положительное исходное расстояние мало. Поскольку этот фактор более важный, чем первый, то при определении основных размеров долбяка целесообразно выбирать рабочую высоту долбяка так, чтобы полностью использовать отрицательное исходное расстояние.  Рисунок 4 – Определение размеров усиков на долбяке С учетом этих замечаний размеры усиков определяются следующим образом. 8.1. Определение торцового станочного угла зацепления долбяка и колеса:  .8.2. Радиус кривизны профиля зуба нарезаемого колеса в точке А — начало активной части:  ,где αs12 — угол зацепления в зубчатой паре. 8.3. Радиус кривизны профиля зуба долбяка, сопрягающегося в точке А с активной частью зуба колеса.  .Точка на профиле зуба долбяка, фиксированная радиусом кривизны ρuу, будет являться точкой начала усика. Поэтому диаметр начала усика на долбяке  .Длину усика можно задавать не как полуразность диаметров головок долбяка dau и Dy, а в виде разности радиусов кривизны профиля на головке зуба и окружности Dy (рисунок 5), то есть  .Радиус кривизны профиля на головке зуба долбяка (на наружном диаметре)  . Рисунок 5 – Оформление зуба долбяка с модифицированным профилем8.4. Высота усика  ,где ΔS — припуск на шевингование. 9 Конструктивные размеры долбяков 9.1. Диаметр отверстия dо для крепления долбяка принимаются по диаметру шпинделя зубодолбежного станка или по ГОСТ 9323-79 (таблица 5). Таблица 5 – Рекомендуемые размеры долбяков
10 Технические требования 10.1. Твердость долбяков должна быть: - режущей части – HRC 63…66; - хвостовой части – не менее HRC 35. 10.2. Шероховатость поверхности не должна превышать указанной в таблице 6. Таблица 6 – Шероховатость поверхностей
10.3. Допуски и предельные отклонения проверяемых параметров долбяков не должны превышать величин, указанных в таблице 7. 10.4. Конусность и овальность посадочного отверстия должна быть в пределах половины допуска на диаметр отверстия. Таблица 7 – Допуски и предельные отклонения параметров долбяка
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||