Розроблена конструкція фасонного різця (зі швидкорізальної сталі) і резцедержателя необхідно перевірити на точність і твердість. У круглого фасонного різця доцільно перевірити найбільш ослаблені перетини на розрив, оправлення для закріплення - на вигин і крутіння.

Міцність резцетримача може бути розрахована по формулі:

(1.16)

де []_u - допускаєме напруга, що, на вигин матеріалу державки різця, [у_u]=2400 4000МПа;

W - момент опору перетину тримача різця, мм³;

- виліт різця, мм;

l=1,5·H=1,5·25=37,5мм, (1.17)

P_z - тангенціальнаа тридцятилітній сили різання, Н.

Сила різання при гострінні фасонним різцем може бути розрахована по формулі:

(1.18)

де С_pz - постійна, залежна від матеріалу різця й оброблюваної деталі;

С_pz=55;

t - глибина різання, мм, при фасонному гострінні дорівнює периметру профілю оброблюваної деталі; (t=43,47 мм),

S - подача, мм/про, при фасонному гострінні S=0,02...0,08 мм/про; приймаємо S=0,5 мм/про,

V -швидкість різання, м/хв,

x_pz, y_pz, n_{pz -}показники ступеня, відповідно при глибині різання, подачі й швидкості різання:

x_pz=1, y_pz=0,66, n_pz=0;

K_p - загальний поправочний коефіцієнт, .

Момент опору перетину розраховують по формулі:

(1.19)

де B=25 мм - ширина резцетримача, мм;

Н - висота резцетримача, мм (для попередніх розрахунків приймаємо В=Н).

.

Для попередніх розрахунків приймаємо:

(1.20)

Порівнюємо отриману розрахунком висоту резцетримача Н=2,1 мм із конструктивно обраної Н=25 мм. Розрахункова висота менше конструктивно обраної, що задовольняє заданим вимогам.

Максимальне навантаження, що допускається твердістю різця, визначається з урахуванням припустимої стріли прогину:

, (1.21)

де E - модуль пружності матеріалу тримача, E=210⁵ МПа;

J - момент інерції перетину державки різця, мм⁴;

; (1.22)

f - допускається стрела, що, прогину вершини різця, f=0,05 мм ;

l - виліт різця, мм, l=37,5 мм.

Для забезпечення твердості

P_z<P_{z ж} ,

1361,8<17592,5.

Умова твердості виконується.

Приймаємо задній кут по вершині зуба .

Для чорнових фрез число зубців можна приймати на 20…30% менше.

1. Величина затилування

(2.10)

де б_в - задній кут на вершині зуба фрези, б_в = 12°.

Величина затилування змінюється через 0,5 мм . Для чистових та прецизійних фрез виконують подвійне затилування

(2.11)

2 Діаметр початкового кола :

- для фрез із шліфованим профілем (чистових)

.(2.12)

3. Кут підйому витків фрези на початковому колі

,=3° (2.13)

де а - число заходів фрези: а = 1 - для чистових та прецизійних фрез;.

4. Крок по осі між двома витками

.(2,14)

5. Хід витків по осі фрези

.(2.15)

6. Напрям витків фрези: правий - якщо колесо прямозубе або з правим нахилом зубців; лівий - якщо колесо з лівим нахилом зубців.

7. Напрям гвинтових стружкових канавок: при щ < 4° канавки можна виконувати прямими або гвинтовими;

8. Осьовий крок гвинтової стружкової канавки (розраховується тільки для фрез з гвинтовими канавками)

.(2,16)

9. Розрахункові профільні кути фрез :

- у нормальному перерізі (для всіх типів фрез)

(2,17)

- в осьовому перерізі (тільки для фрез архимедових та при прямих стружкових канавках)

=20°02'(2.18)

Якщо різниця у кутах б_ос та б_и менше ¹/₃ допуску на профільний кут у чистових фрез і менше 10' у чорнових фрез, то приймають б_ос = б_и.

В осьовому перерізі архимедової фрези при гвинтових стужкових канавках:

=(2.19)

, (2.20)

Верхні знаки відносять до правозаходних фрез, нижні - до лівозаходних.

Приклад оформлення робочого креслення черв'ячної модульної фрези наведений у [6, c. 458].

2.5 Елементи стружечних канавок фрези

Вихідні дані для проектування протягань

Заготівка, що простягується: матеріал - сталь 20; твердість 163-207 HB; діаметр отвору до протягання (мм) d=85^+0,3; діаметр отвору після протягання (мм) D=90H7^+0,035; параметр шорсткості поверхні Ra=2,5 мкм; довжина протягання l=100 мм.

Верстат: горизонтально - протяжний, модель 7Б56; тягова сила верстата Q = 196200 Н; максимальна довжина ходу штока L_max=1600 мм; діапазон робочих швидкостей 1,6 - 11,5 м/хв; стан верстата задовільне; протягання закріплюється в швидкозмінному автоматичному патроні.

Характер виробництва - серійний.

3.1 Розрахунок протяжки

Установлюємо групу оброблюваності за допомогою табл.П1 додатка: сталь 20 із твердістю HB 163-207 ставиться до І групи оброблюваності.

Установлюємо групу якості по табл. П2 додатка. Параметра шорсткості R_a=2,5 можливо досягти, ніж так як і квалітет отвору Н7, тому приймаємо 2 групу якості по шорсткості.

Матеріал робочої частини протягання приймаємо відповідно до рекомендацій табл.П3 додатка - швидкорізальна сталь Р6АМ5.

Конструкцію протягання приймаємо із привареним хвостовиком, матеріал хвостовика - сталь 40Х. Розміри по табл. П4 додатка. Діаметр переднього хвостовика D_ХВ=80 мм, F_on = 2827,4 мм².

Силу, припустиму хвостовиком, розраховуємо по формулі:

Р_хв= [ ]_p^.F_on, (3.1)

де []_p - допустиме напруження при розтяганні, МПа. Для хвостовиків зі сталі 40Х [ ]_p=300 МПа,

F_on - площа небезпечного перерізу хвостовика, мм²; F_on=2827,4 мм².

Р_хв=2827,4·300=848220 Н.

Передні й задні кути вибираємо по табл. П5 додатка. Передній кут чорнових і перехідних зубів =20⁰, а чистових і зубів, що _{калібрують,} =20⁰, задній кут чорнових і перехідних _зубів =3⁰, _{чистових} =2⁰, що _{калібрують} = 1⁰.

Швидкість різання встановлюємо по табл. П6 додатка: V=9 м/хв. Ця швидкість верстатом забезпечується.

Підйом чорнових зубів S_ZC визначаємо з умови рівної стійкості чорнової й чистової частин по табл. П8 додатка для І групи оброблюваності. Спочатку для швидкості V=9 м/хв і подачі чистових зубів S_ZЧ=0,05 мм установлюємо наробіток чистової частини Т=64 м. По тій же швидкості різання й стійкості чорнових зубів Т=121 м знаходимо підйом чорнових зубів S_Z0 = 0,25 мм на зуб на сторону.

Поправочні коефіцієнти на наробіток приймаємо по табл. 18 додатка: К_ТВ=1,0; К_ТР=1,0; К_тз=1,0; К_ТД=1,0; Х_ТО=1,0; К_ТМ=1,0 (призначаємо СОЖ - сульфофрезол ДЕРЖСТАНДАРТ 122-54).

Наробіток з поправочними коефіцієнтами:

Т=Т_М ·К_ТВ ·К_ТР ·К_ТД ·К_ТО ·К_ТМ ·К_ТЗ, (3.2)

Т=64·1·1·1·1·1=64 мм.

Глибину стружечной канавки h, необхідної для розміщення стружки при підйомі S_ZC=0,25 мм визначаємо по формулі, прийнявши коефіцієнт вміщуємості К=3 (для сталей всіх груп оброблюваності):

h=1,1283 , (3.3)

де l_S - сумарна довжина ділянок, що простягаються, мм. За умовою l_S=100 мм.

Приймаємо коефіцієнт помещаемости К=3.

h= .

У табл. П19 додатка найближча більша глибина стружкової канавки h = 10 мм. Її й приймаємо для подальшого розрахунку.

Крок чорнових зубів вибираємо з умови мінімальної довжини протягання, приймаємо з табл. П19 додатка t₀=24 мм - профіль №14. Інші елементи стружечной канавки: b₀=8,5 мм; r=5,0 мм; R=16 мм. Число одночасно, що беруть участь у роботі зубів, визначаємо по формулі, відкидаючи дробову частину:

z_p= +1, (3.4)

z_p = .

Приймаємо Z_p=6.

Максимально припустиму силу різання беремо мінімальної із трьох Р_ст, Р_хв, Р_оп.

Р_ст=(0,8 - 0,9)^.Q, (3.5)

де Q - паспортна тягова сила верстата; Q = 196200 Н,

Р_ст=(0,8 - 0,9)·196200=(156960 - 176580) Н,

Р_хв =848220 Н (див. п.4).

Величину Р_оп визначаємо по формулі:

Р_оп=F_оп ·[]_p, (3.6)

де

F_оп=0,785·(D₀-2^.h)²,

F_оп=0,785·(85-2^.10)²=3316,6мм²,

Р_оп=3316,6·300=99498 Н;

Р_max=99498 Н.

Число зубів у групі z_c визначаємо по формулі:

z_c = (3.7)

де q_о приймаємо по таблиці П20 додатка залежно від S_zc і г; q_о=471; поправочні коефіцієнти К_рм=1; К_ро=1,0; К_рк=1,0; К_рр=1,0 з табл. П21 додатка.

z_c = ,

приймаємо z_c =2.

Визначаємо розрахункову силу протягання по формулі:

Р= (3.8)

Р= Н.

Повний припуск визначаємо по формулі:

A=D_max-d_0min , (3.9)

A=90,035-85=5,035 мм.

Припуск на чорнових зубах знаходимо по формулі:

А₀= А-А-(А_п +А_ч), (3.10)

де А_п - припуск на перехідні зуби; А_п=0,1 мм із табл. П23 додатка;

А_ч - припуск на чистові зуби; А_ч=0,04 мм із табл. П22 додатка,

А₀=5,035-(0,1+0,4)=4,89 мм.

Число груп чорнових зубів визначаємо по формулі:

i₀ = (3.11)

i₀= ; приймаємо i₀=9.

Залишкову частину припуску знаходимо по формулі:

A_ост=A_o-2·S_zo^.i_o , (3.12)

A_ост=4,89-2·0,25·10=0,355 мм.

Т. до А_ост?S_z0 те залишковий припуск переносимо на проміжні зуби.

Число чорнових зубів визначаємо по формулі:

z₀ = i_o^.z_c, (3.13)

де i_o - прийняте остаточне число груп чорнових зубів після розподілу залишкового припуску,

z₀=9·2=18,

число перехідних зубів z_п=8 з табл. П23 додатка, число чистових зубів z_ч=10 і число що калібрують z_к = 6 з табл. П22 додатка.

Загальне число всіх зубів знаходимо по формулі:

z=z₀ +z_п +z_ч+z_к, (3.14)

z=18+8+10+6=42.

Довжину ріжучої частини протягання визначаємо по формулі ; кроки чистових і зубів, що калібрують, - змінні, приймаємо з табл. П24 додатка t₁=19 мм, t₂=20 мм, t₃=21 мм. Розміри профілю h, b, r, R - однакові для всіх трьох кроків; їх беремо з табл. П19 додатка по меншому кроці. Для t₁=19 мм: h=8 мм, r=4 мм, b=7 мм, R=12 мм,

l_p = l_о + l_п + l_ч + l_к = t_o^. (z_o + z_п) + t_ч + t_к, (3.15)

де t_ч і t_к - суми змінних кроків відповідно чистових і зубів, що калібрують,

L_p=10·(18+8)+(19+20+21)х8 +(19+20+21)х4+19 =981 мм.

Другий варіант розраховуємо для

z_pII=z_p+1=6+1=7

Третій варіант розраховуємо для

z_pIII=z_pII+1=7+1=8

З формули

знаходимо крок чорнових зубів: t_oII=100/(7-1)=16,7 мм, t_oIII=100/(8-1)=14,2 мм.

У другому варіанті значення кроку t_oII округляємо до найближчого меншого значення, тобто t_oII=16 мм. По табл. П19 додатка визначаємо відповідному цьому кроку глибину профілю стружечных канавок (з таблиці беремо більше значення глибини). Для t_oII=16 мм h_II=7 мм.

По формулі знаходимо при К=2:

S_zoII= мм.

У третьому варіанті значення кроку t_oIII округляємо до найближчого меншого значення, тобто t_oIII=17 мм. По табл. П19 додатка визначаємо відповідному цьому кроку глибину профілю стружечных канавок (з таблиці беремо більше значення глибини). Для t_oII=14 мм h_II=6 мм.

По формулі знаходимо при К=2:

S_zoII= мм;

Розрахунок II і III варіантів продовжуємо як для I варіанта. Результати розрахунків зведені в табл. 1.

Таблиця 1

Результати розрахунку варіантів протягання

Зрівнявши основні показники видно, що варіант I є оптимальним. Інші елементи конструкції цього варіанта.

Діаметр зубів, що калібрують, Dk=Dmax=90,035 мм.

Число выкружек і їхню ширину на чорнових зубах визначаємо по табл. П25 додатка: N=14, a_о=10 мм.

Число викружок на перехідних і чистових зубах приймаємо по таблиці П26 додатка: N_ч=14; а_ч=8 мм.

Диметр і довжину передньої напрямної знаходимо згідно п.20 методики:

D_п.н. = 85e8, l_п.н.= мм,

тому що 100/90=3,5 > 1,5, тоді l_п.н=150 мм.

Довжину перехідного конуса вибираємо по табл. П28 додатка: l_п.к.=25 мм. Відстань від переднього торця протягання до першого зуба визначаємо по формулі :

L₁=l₁+l₂+l₃+l+25, (3.16)

L₁=205+25+40+100+25=395 мм.

Діаметр і довжину задньої напрямної знаходимо згідно п.23 методики: D_з.н. = 90f7 мм, l_з.н.=60 мм (див. табл. П29 додатка). Протягання виконуємо із заднім хвостовиком. Діаметр заднього хвостовика приймаємо за ДСТ 4044 - 70 (табл. П4 додатка), довжину заднього хвостовика беремо по табл. П30 додатка: l_з.хв.=140 мм.

Загальну довжину протягання розраховуємо по формулі:

L=L₁+L_p+l_з.н+l_з.хв., (3.17)

L=395+981+50+140=1566 мм.

Приймаємо L=1570 мм.

3.2 Розрахунок діаметрів зубів протягання

Для проектування протягання приймаємо групову схему різання. У групу для чорнових зубів входить по двох зуба - двозубі чорнові секції протягання. Неробоча частина ріжучої крайки протягання на всіх зубах у групі, крім останнього, віддаляється широким викружками. При цьому забезпечується достатній допоміжний кут , а кут при вершині зуба досягає 130 , що забезпечує високу стійкість протягань. Останній зуб у групі виконують круглим. Щоб цей зуб зрізав тільки частина, що залишилася на його частку, поверхні отвору, його діаметр роблять на 0,04 мм менше діаметра інших зубів у групі. Чистові й передні зуби протягання також виконується з викружками. Вони також побудовані за груповою схемою різання. У кожну групу входить по двох зуба, але на відміну від чорнових двозубих секцій виконані з викружками. Выкружки на зубах розташовані в шаховому порядку. Розраховані діаметри зводимо в табл.2.

Таблиця 2

Діаметри зубів протягання