Расчет металлорежущих инструментов (протяжка шлицевая, сверло комбинированное и фреза червячная для обработки шлицевого вала)

Исходные данные для проектирования:

диаметр отверстия до протягивания мм;

наружный диаметр шлицев мм;

внутренний диаметр шлицев мм;

число шлицев мм;

ширина шлицев мм;

размер фаски мм, угол фаски шлицевых пазов ;

материал и твердость детали: сталь 40, НВ 255-285

длина протягивания мм;

шероховатость поверхности мкм;

данные о станке: тяговое усилие 400 кН, ход штока 1,5 м;

порядок расположения видов зубьев: круглые, фасочные, шлицевые.

Рисунок 1 - Шлицевое отверстие: а - шлицевое отверстие; б - форма шлицевой канавки;

Рисунок 2 - Схема срезания припуска комбинированной протяжкой

1.1 Расчет круглой части комбинированной протяжки

1.1.1 Материал протяжки

Так как обрабатываемый материал - сталь 40 с НВ 255-285, то согласно [1, стр.10, табл.2] эта сталь относится ко 2-й труппе обрабатываемости стали, согласно чему по [1, стр.11, табл.3] принимаем материал протяжки сталь ХВГ.

1.1.2 Величина припуска на протягивание

Суммарную величину припуска на круглые зубья протяжки назначаем в зависимости от внутреннего диаметра отверстия и его длины по [1, стр.12, табл.4]: мм.

1.1.3 Тип хвостовика и его размеры

Протяжки, изготовляемые из стали ХВГ, выполняют цельными, независимо от их диаметра. По [1, стр.13, табл.5] выбираем основные размеры хвостовика под быстросменный патрон:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

кН;

МПа.

Рисунок 3 - Основные размеры хвостовика протяжки

1.1.4 Шаг черновых зубьев

мм.

По шагу из [1, стр.14, табл.6] выбираем размеры профилей зубьев:

мм;

мм;

мм;

мм;

;

.

Рисунок 4 - Основные размеры профиля зубьев протяжки

1.1.5 Максимально допустимая сила резания

а) сила резания, допускаемая прочностью хвостовика в опасном сечении (по шейке хвостовика) определяем по [1, стр.15, табл.5] кН.

б) сила резания, допускаемая прочностью опасного сечения по впадине первого зуба

кН;

в) расчетное тяговое усилие станка

кН.

Максимально допустимая сила резания кН.

1.1.6 Определение максимальной глубины стружечной канавки по допустимому усилию

мм.

Величина мм принятая по [1, стр.14, табл.6] не больше, чем мм.

1.1.7 Подача черновых секций

мм,

где - коэффициент заполнения стружечных канавок (для стали ).

Полученное значение величины подъема зубьев округляем до стандартного мм. Тогда фактический коэффициент заполнения стружечной канавки

1.1.8 Передние и задние углы зубьев протяжки

Выбираем по [1, стр.16, табл.8]:

черновые и переходные зубья ;

чистовые и калибрующие ;

чистовые ;

калибрующие .

Рисунок 5 - Углы профиля зубьев

1.1.9 Число зубьев черновых секций

,

где - - число одновременно работающих зубьев;

,x - принимаем по [1, стр.17, табл.9];

- принимаем по [1, стр.18, табл.10].

1.1.10 Общий припуск на протягивание

мм,

где - величина остаточной деформации отверстия.

1.1.11 Припуск на черновые зубья

мм,

где - припуск на переходные зубья [1, стр. 20, табл.12, б];

- припуск на чистовые зубья [1, стр. 20, табл.12, а].

1.1.12 Припуск на первую черновую секцию

мм.

Принимаем мм.

1.1.13 Количество черновых секций без первой

1.1.14 Количество зубьев в черновой части

1.1.15 Длина черновой части

мм

1.1.16 Подъем на переходные зубья и количество переходных секций

По [1, стр. 20, табл.12, б] принимаем подъем на переходные зубья мм.

Число переходных секций

1.1.17 Длина переходной части

мм.

1.1.18 Количество чистовых и калибрующих зубьев принимаем по [1, стр. 20, табл.12, а]:

Круглые

чистовые -, ;

калибрующие .

Шлицевые

чистовые -;

калибрующие .

1.1.19 Шаг чистовых и калибрующих зубьев

мм.

Согласно рассчитанному шагу по [1, стр.14, табл.6] выбираем размеры профилей зубьев:

мм;

мм;

мм;

мм;

;

.

1.1.20 Длина чистовой части

мм.

1.1.21 Длина режущей части

мм.

1.1.22 Длина калибрующей части

мм.

1.1.23 Диаметры зубьев

а) диаметр первого режущего зуба

мм

б) диаметр калибрующих зубьев

мм

1.1.24 Цилиндрическая ленточка на вершинах калибрующих зубьев

мм

1.1.25 Ширина режущих выступов между выкружками (Рис.6)

мм

Рисунок 6 - Поперечный профиль зубьев цилиндрических протяжек переменного резания

1.1.26 Количество выкружек на черновых зубьях

1.1.27 Ширина выкружек на черновых зубьях

мм

1.1.28 Радиусы выкружек и диаметры шлифовального круга принимаем по [1, стр.23, табл.13]:

Радиусы выкружек мм;

Диаметр шлифовального круга мм.

1.2 Расчет шлицевой и фасочной частей комбинированной протяжки

1.2.1 Выбор угла фаски

Угол фаски выбирается в зависимости от числа шлицев. В данном случае число шлицев , поэтому угол .

1.2.2 Расчет размеров, определяющих положение фаски

мм

1.2.3 Сила протягивания на черновых зубьях, Н:

а) на фасочной части

б) на шлицевой части

в) на цилиндрической части

1.2.4 Диаметры зубьев

а) фасочных

первый мм

последний мм

б) шлицевых

первый мм

последний мм

1.2.5 Распределение припуска

а) на фасочную часть мм;

б) на шлицевую часть мм;

в) на переходные зубья шлицевой части мм

г) на чистовые зубья шлицевой части мм

1.2.6 Число секций

а) в фасочной части

б) черновых в шлицевой части

1.2.7 Количество зубьев. а) в фасочной части

б) черновых в шлицевой части

в) переходных в шлицевой части

г) чистовых в шлицевой части

д) калибрующих в шлицевой части принимаем по [1, стр. 20, табл.12, а]

1.2.8 Длина

а) фасочной части

мм;

б) шлицевой: черновой и переходной частей

мм;

чистовой и калибрующей частей

мм.

в) цилиндрической части: черновой и переходной частей

мм;

чистовой и калибрующей частей

мм.

1.2.9 Общая длина режущих и калибрующих частей

1.2.10 Диаметр передней направляющей части мм.

1.2.11 Длина передней направляющей

Так как , то мм.

1.2.12 Размеры задней направляющей

Диаметр задней направляющей совпадает с размерами втулки, а ее длина

мм.

1.2.13 Диаметр переходной шейки

мм.

1.2.14 Длина переходного конуса мм.

1.2.15 Минимальная длина переходной шейки

мм.

1.2.16 Общая длина протяжки

мм.

2. Расчет ступенчатого сверла