Методические указания по выполнению

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

по выполнению курсовой работы по дисциплине

 

Проектирование и производство

Металлорежущего инструмента

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЛБЯКОВ

для студентов специальностей

250140 - «Технология машиностроения»,

050712 – «Машиностроение»

 

Форма обучения: дневная, заочная

 

Караганда 2004

УДК 621.7.077 (075.8)

 

Боярский В.Г., Жунусова А.Ш. Методические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине «Проектирование и производство металлорежущего инструмента»

 

Караганда: КарГТУ, 2004. 26 с.

 

 

Методические указания составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программы дисциплины «Проектирование и производство металлорежущего инструмента» и включает все необходимые сведения по выполнению тем курсовых работ.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 250140 – «Технология машиностроения» и 250240 – «Металлорежущие станки».

 

 

Рецензент Смолькин А. А.– член Редакционно-издательского совета КарГТУ, кандидат технических наук, профессор.

 

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

 

 

© Карагандинский государственный технический университет, 2004

Содержание

 

 

Введение 4

1. Проектирование долбяка 5

2. Пример проектирования долбяка 11

Список использованных источников 12

ПРИЛОЖЕНИЯ: А. Конструктивные размеры долбяков 13

Б. Технические требования 17

В. Задание на курсовое проектирование 21

Г. Долбяк хвостовой 23

Д. Долбяк дисковый прямозубый 24

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Долбяки применяют для обработки зубьев ко­лес с прямыми и винтовыми (наклонными) зубьями, с внеш­ним и внутренним их расположением. Наибольшее применение долбяки имеют для обработки эвольвентных колес. В пособии рассматривается проектирование долбяков для колес внешнего зацепления с пря­мыми зубьями.

Специфические области применения долбяков следующие: нарезание зубьев в упор на так называемых блочных колесах и на колесах с буртами; нарезание колес внутреннего и внешнего зацепления; нарезание шевронных колес; нарезание точных зубчатых реек методом огибания и др. Зуборезные долбяки в общем менее производительны, нежели червячные фрезы. Однако, в ряде случаев они дают более высокую производительность, чем фрезы, например, при нарезании зубчатых секторов, колес с узким ободом большим числом зубьев.

Долбяки всех типов и всех классов точности изготавливают из быстрорежущей стали Р6М5 9373-69. Хвостовые долбяки изготавливаются сварными – режущая часть из быстрорежущей стали, а хвостовая – из стали марок 45 ГОСТ 1050-71 или 40Х ГОСТ 4543-71.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЛБЯКА

 

Порядок проектирования долбяка:

-выбор конструкции долбяка и определение его основ­ных размеров;

-определение смещения исходного сечения А (коэф­фициента смещения исходного контура х₀);

-определение конструктивных размеров долбяка и геометрических параметров его режущих кромок;

-разработка рабочего чертежа и технических требований.

Для нарезания колес внешнего зацепления применяют долбяки дискового (рисунок 1.1) или чашечного типа. Последние — для нарезания блочных колес, у которых за нарезаемым венцом находится второй венец или выступ, пре­пятствующий свободному проходу долбяка. Нормированные диаметры d₀ делительных окружностей долбяков (ГОСТ 9323—79) и соответствующие им основные размеры приведены в таблице 1.1.

Число зубьев долбяка опредляется по формуле:

z₀=d₀/m,

где d₀ –делительный диаметр окружности;

m – модуль.

Обычно за число зубьев принимается ближайшее четное число и по нему корректируется действительный диаметр d₀делительной окружности. Значение d₀ назначается в зависимости от модели зубодолбежного станка (таблица 1.2).

 

 

Рисунок 1.1 - Долбяк

Для получения задних углов на боковых режущих кромках долбяк выполняется как зубчатое колесо изменяемой по длине зуба высотной коррекцией. Поэтому размеры венца долбяка диаметральные и размеры зубьев изменяются по длине зуба. В плоскости переднего торца коэффициент смещения x₀ имеет положительное значение; он уменьшается к заднему торцу долбяка. Сечение, в котором х₀ = 0, называется исходным, а расстояние А от него до плоскости переднего торца называется смещением исходного сечения:

А = х₀mctgα_в,

где α_в — задний угол на вершине зуба долбяка.

 

Таблица1.1 - Основные размеры дисковых долбяков, мм

 

d0	m	dотв	B	B1	d2
	1÷1.5 1.75÷2.5 2.75÷4.5	31.75
	1÷1.75 2÷5 5.5÷8	44.45
	2÷3.5 3.75÷4.5 5÷10	44.45
	6÷7 8÷10	88.9
	8÷12	101.6

 

Таблица 1.2 - Основные данные зубодолбежных станков, мм

 

Станок	Наибольшие параметры колеса	Межосевое расстояние: долбяк-колесо	Диаметр посадочного отверстия долбяка	Делительный диаметр долбяка
m	Наружный диаметр
5А12 514; 5М14			- 0÷350 0÷355	31,75 44,45 44,45

 

В исходном сечении долбяка высоту головки h_{а0 исх} и ножки h_{f0 исх} зуба определяют по формуле:

h_а0 = h_f0 =(h_а^′ + с′)m,

где h_а^′ =0,8 или 1 – коэффициент высоты;

с′ =0,25 или 0,3 – коэффициент радиального зазора.

 

Диаметры окружностей выступов и впадин:

d_а0исх=d₀+2h_а0исх;

d_{f0 исх}=d₀-2 h_{f0 исх}.

Толщина зуба по дуге делительной окружности в исходном сечении:

S_0исх=P-S₁=πm-S₁.

У стандартных долбяков толщина зуба S_{0 исх} определяется по уравнению:

S₀= .

Размеры венца долбяка в произвольном сечении, отстоящем от исходного на величину А_у, так же и в плоскости переднего торца, где А_у=А:

; ;

; (1)

. (2)

Толщина зуба по дуге делительной окружности в произвольном торцовом сечении:

(3)

Величина смещения исходного сечения А выбирается из условия обеспечения необходимой толщины зуба на окружности выступов нового долбяка и получения про­филя зубьев нарезанного колеса, обеспечивающего пра­вильное зацепление его с парным колесом, Ориентиро­вочно минимальная толщина зуба на окружности вы­ступов:

(4)

Определение величины А по установленной величине S_a0 проводят путем сравнения ее с толщиной зуба на ок­ружности выступов в исходном сечении:

 

 

Рисунок 1.2 - Зависимость x₀(А) от S_a0

 

 

Рисунок 1.3 - Зуб долбяка

 

 

(5)

где invα₀=tg α₀- α₀;

invα_0исх=tg α_0исх- α_0исх;

cos α_0исх=r_в0/r_a0исх.

Радиус основного цилиндра должен быть:

r_в0=r₀cos α₀,

где α₀ может быть принят равным углу α₁ профиля нарезаемого колеса. В дальнейшем α₀ корректируется по формуле:

. (6)

Геометрические параметры зуба на окружности выступов в радиальном сечении установлены ГОСТ9323-79: α_в =6 и γ_в =5⁰ (для колес с α₁=20⁰)

 

Для определения величины А пользуются тремя спосо­бами.

 

1. Задаваясь двумя значениями А’ и А”, определяют соответствующие им радиусы окружностей выступов:

r_а0^′ =r_а0исх+А^′tg α_в (7)

и толщины зуба по окружности выступов S_а0^′ и S_а0^′′. По полученным значениям S_а0^′ и S_а0^′′ требуемой величине S_а0, проводя интерполяцию, находят искомую величину A. Интерполяция может быть проведена графически или аналитически. Здесь зависимость S_а0 от А может быть принята прямолинейной.

2. Используют графические зависимости, разработанные для определенных конструктивных параметров долбяков. На рисунке 1.2 приведена такая зависимость для долбяков, предназначенных для нарезания колеса α₁=20⁰, с высотой головки:

h_a0=1,25m

и толщиной зуба:

S₁=πm/2.

По найденной величине S_a0/m и числу зубьев долбяка z₀ устанавливают х₀ и А.

3. Используют аналитическую зависимость:

(8)

где S_а0исх и S_а0 – толщины зуба долбяка в исходном сечении и в плоскости переднего торца;

- диаметр окружности выступов в исходном сечении.

Могут быть приведены и другие методы расчета А долбяков. Для стандартных долбяков коррекция зубьев долбяка принята в зависимости от числа его зубьев:

x₀=0.01(z₀-10). (9)

Установив величину А, определяют размеры долбяка в плоскости переднего торца по формулам (1), (2) и (3), полагая в них А_у=А.

Задние α_п и передние γ_п углы в сечении, нормальном к проекции режущей кромки на торцовую плоскость долбяка, (рисунок 1.3):

tgα_п=tgα_вsinα₀;

tgγ_п=tgγ_вsinα_0y,

где α_0y – угол профиля эвольвенты в рассматриваемой точке на расстоянии r_0y от центра основной окружности эвольвенты, определяется как:

cos α_0y=r_в0/r_a0y

(угол α_п ≥ 2⁰). Задний угол боковой поверхности зуба в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру долбяка:

tgα_б=tgα_вsinα₀.

Элементы исследования конструкции долбяка:

исследование получаемой величины А, определяемой различными методами;

исследование влияния изменение конструктивных параметров долбяка z₀, d₀ и др. на размеры зуба нарезаемого колеса (переходные кривые, условия резания и др.);

исследование изменения передних углов в нормальном сечении по высоте зуба долбяка;

исследование влияния заднего угла на окружности выступов долбяка на его геометрические параметры, угол профиля долбяка, изменение размеров зуба при переточках (при изменении А);

исследование формы и толщины слоев, срезаемых зубом долбяка при его относительном обкатном движении;

то же с учетом врезания долбяка в заготовку при изменении межосевого расстояния (глубины врезания).

Общие конструктивные размеры, толщина долбяка, диаметр посадочного отверстия и пр. принимаются в соответствии с ГОСТ 9323-79. Рабочий чертеж долбяка оформляется в двух проекциях с увеличенным изображением зуба.

Допуски и предельные отклонения долбяков приведены в таблицах Б.1 и Б.2, шероховатость рабочих поверхностей в таблице Б.3

 

2 ПРИМЕР ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИСКОВОГО ДОЛБЯКА

 

Исходные данные:

d₀ = 80мм; α_в=6˚;

m = 4мм; γ_в=5˚;

d_отв = 31,75мм;

B = 17;

B₁ = 8;

d₂ = 50;

Число зубьев долбяка:

z₀=d₀/m=80/4=20

Определяем высоту головки и ножку зуба:

h_а0исх=h_f0исх=(h’_a+c’)m=(1+0.25)4=5мм;

Определяем диаметры окружностей выступов и впадин:

d_а0исх=d₀+2h_а0исх=80+10=90мм_;

d_f0исх=d₀-2h_f0исх=80-10=70мм.

Толщина зуба по дуге делительной окружности в исходном сечении:

S_0исх=P-S₁=3,14·4-0,16=12,4мм.

Определяем коэффициент смещения x₀:

x₀=0.19 (определили исходя из зависимости x₀(A) от S_a0.

Находим расстояние А от исходного сечения до переднего торца (смещение исходного сечения):

A= х₀ ·m·ctgα_в=7,2мм.

Размеры венца долбяка в произвольном сечении, отстоящем от исходного на величину А_у так же и в плоскости переднего торца, где А_у=А:

h_a0y=h_a0исх+A_y tgα_в=5,75мм;

h_f0y=h_f0исх+A_y tgα_в=4,25мм;

d_a0y=d_a0исх+2A_y tgα_в=91,5мм;

d_f0y=d_f0исх+2A_y tgα_в=71,5мм;

Толщина зуба по дуге делительной окружности в произвольном торцевом сечении:

S_0y=S_0исх+2A_y tgα_в tgγ_в =12,9мм;

Ориентировочная толщина зуба на окружности выступов:

=1,02мм.

Sа_0yисх=2r_a0исх((S_0исх/2r₀)+ invα₀ – invα_0исх);

invα₀= tgα₀-α₀= -19,64;

invα_0исх= tgα_0исх-α_0исх= -32,89, где cosα_0исх = r_в0/r_a0исх= 0,8352, α_0исх = 33,3548˚;

r_в0=r₀ cosα₀ = 37,6мм, где r₀=40мм;

Sа_0yисх=12,06мм.

Задние α_n и передний γ_n углы в сечении, нормальном к проекции режущей кромки на торцовую плоскость долбяка:

tgα_n = tgα_в · sinα₀ = tg 6˚ · sin 20˚ = 0.0359; α_n=2˚;

cosα_0y = r_в0/r_0y=37,6/40 = 0,925; α_0y = 22,3˚;

tgγ_n= tg γ_в · sin α_0y = 0,0332; γ_ny=2˚

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Металлорежущие инструменты: Учебник / Г.Н.Сахаров. О.Б.Арбузов. Ю.Л.Боровой и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.

2. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Киев. Вища школа, 1986. – 486 с.

3. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. – М.: Машиностроение, 1984. – 170 с.

4. Режущий инструмент: Лабораторный практикум / И.Н.Щеголькова. М.: Машиностроение, 1985. – 164 с.

5. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов / Г.Н.Кирсанов, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др.

6. Справочник инструментальщика / И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др. Л.; Машиностроение, 1987. – 846 с.

7. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М.: Машиностроение, 1984. – 399 с.

8. Семенченко И.И., Матюшин В.Н., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущего инструмента. – М.: Машгиз., 1963. – 953 с.

9. Филиппов Г.В. Режущий инструмент. – Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние, 1981. – 392 с.

10. Долбяки зуборезные чистовые. Технические условия. ГОСТ 9323. – 79.

Приложение А

Конструктивные размеры долбяков

Таблица А.1 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных

мелкомодульных дисковых типа 1 (ГОСТ 10050-89), мм

 

m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0
0,14 0,15 0,19			0,28			0,45			0,70
0,20			0,30			0,50			0,80
0,22			0,35			0,55			0,90
0,25			0,40			0,60

 

Таблица А.2 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных

мелкомодульных хвостовых типа 2 (ГОСТ 10059-80 Е), мм

 

m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0
0,1			0,18			0,30			0,55
0,11			0,20			0,35			0,60
0,12			0,22			0,40			0,70
0,14			0,25			0,45			0,80
0,15			0,28			0,50			0,90

 

Таблица А.3 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных дисковых

типа1 (ГОСТ 9323-79^*), мм

 

m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0
1,0			2,25			3,75			6,0
1,125			2,50			4,0			6,5
1,25			2,75			4,25			7,0
1,375			3,0			4,5			8,0
1,5			3,25			5,0			9,0
1,75			3,50			5,5			10,0
2,0			11,0 12,0

 

 

Таблица А.4 - Конструктивные размеры долбяков зуборезных чашечных

типа 3 (ГОСТ 9323-79^*), мм

 

m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0
1,0		50 76	1,125			1,25			1,375
1,50			2,5			3,50			5,5
1,75			2,75			3,75 4,0 4,25 4,50			6,0
2,0			3,0			6,5
2,25			3,25			5,0			7,0 8,0 9,0

 

Таблица А.5 Конструктивные размеры долбяков зуборезных хвостовых

типа 4 (ГОСТ 9323-79^*), мм

 

m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0	m0	d0	z0
1,0			1,375			2,0			2,75
1,125			1,50			2,25			3,0
1,25			1,75			2,50			3,25 3,50 3,75 4,0

 

 

Приложение Б

Технические требования

 

Таблица Б.1 - Допуски и предельные отклонения параметров

мелкомодульных долбяков (ГОСТ 10059-80Е)

 

Параметр	Обозна-чение	Номинальный делительный диаметр, мм	Класс точности	Допуски и отклонения мкм, при m0, мм
0,1-0,5	0,5-0,9
Отклонение диаметра посадочного отверстия	fd	40, 63	АА	+4
	А
	+5
	В
	+6
Биение конуса хвостовых долбяков	frh	-	A, В
Торцовое биение передней поверхности	fyt	-	АА А В
Отклонение от перпендикулярности внешней опорной поверхности	fxy	-	АА А В
Отклонение от параллельности опорных поверхностей	fx	-	АА А В
Биение окружности вершин зубьев	frra 0	-	АА А В
Отклонение диаметра окружности вершин зубьев	fda 0	40, 63	АА	±125
12, 16, 25, 40, 63	А	±100 ±160
12, 16, 25, 40, 63	В	±125 ±200
Погрешность профиля зуба	ff0	-	АА А В

 

Продолжение таблицы Б.1

 

Параметр	Обозна-чение	Номинальный делительный диаметр, мм	Класс точности	Допуски и отклонения мкм, при m0, мм
0,1-0,5	0,5-0,9
Отклонение высоты головки зуба	fha 0	-	AA, А, В	±12
Разность соседних окружных шагов	fv 0	-	АА А В
Накопления погрешности окружного шага	Fp0		AA
16, 25	А
16, 25	В

 

Таблица Б.2 - Допуски и предельные отклонения параметров долбяков

(ГОСТ 9323-79^*)

 

Параметр	Обозначение	Номиналь- ный дели- тельный диаметр, мм	Класс точности	Допуски и отклонения мкм, при m0, мм
1-3,5	3,5-6,3	6,3-10	>10
Отклонение от параллельности опорных поверхностей	fx	>50	А В			-	-
50-125	АА А В			-
125-200	АА А В	-	-

 

Продолжение таблицы Б.2

 

Параметр	Обозначение	Номиналь- ный дели- тельный диаметр, мм	Класс точности	Допуски и отклонения мкм, при m0, мм
1-3,5	3,5-6,3	6,3-10	>10
Торцовое биение передней поверхности	fyt	>50	А В		-
50-125	АА А В		-
125-200	АА А В	-
Погрешность профиля зуба	ff0	-	АА А В	3-4 4-5 8-10			16-20
Биение окружности вершин зубьев	frra 0	>50	А В			-
50-125	АА А В			-
125-200	АА А В	-
Радиальное биение зубчатого венца	Fr0		А В	14-16 20-24		-	-
50-125	АА А В	12-14 16-18 24-26			-
125-200	АА А В	-	-		-
Разность соседних окружных шагов	fv 0	-	АА А В	3-4 5-6 8-10
Накопления погрешности окружного шага	Fp0	-	АА А В	9-11 14-18 20-24

Таблица Б.3 - Шероховатость рабочих поверхностей долбяков

 

Поверхности	Класс точности долбяка	Параметр шероховатости поверхности, мм
Ra	Rz
Передняя и задние поверхности зубьев	АА и А В	- -	1,6 2,5
Опорная поверхность дисковых и чашечных долбяков	АА, А и В	0,16	-
Посадочное отверстие дисковых и чашечных долбяков	АА А и В	0,16 0,25	-
Внутренняя опорная поверхность дисковых и чашечных долбяков	АА, А и В	0,63	-
Поверхность хвостовика хвостовых долбяков	А В	0,5 0,63	-
Остальные поверхности	АА, А и В	2,5	-

 

Приложение В

 

Варианты заданий на курсовое проектирование

 

А. Рассчитать и сконструировать хвостовой зуборезный долбяк для нарезания зубчатых колес внутреннего зацепления α =20⁰. Материал заготовки – сталь 40ХН с σ_в =850 Мпа (таблица В.1). Основные размеры принять по ГОСТ 9323-79^*.

Б. Рассчитать и сконструировать дисковый долбяк для нарезания зубчатых колес с модулем m₀. Угол зацепления α =20⁰, d₁ – диаметр посадочного отверстия. Материал заготовки – сталь 45 175HB (таблица В.2). Основные размеры принять по ГОСТ 9323-79^*.

В. Рассчитать и сконструировать чашечный зуборезный долбяк для нарезания зубчатых колес с модулем m₀. Угол зацепления α =20⁰, d₁ – диаметр посадочного. Материал заготовки – сталь 45 с σ_в =600 Мпа (таблица В.3). Основные размеры принять по ГОСТ 9323-79^*.

 

Таблица В.1

№ варианта	d0, мм	Конус Морзе	m0, мм
		В24	1,5
	1,25
	2,5
	3,0
	4,0
		В18	1,0
	1,5
	2,0
	2,5
	3,0

 

Таблица В.2

№ варианта	d0, мм	d1, мм	m0, мм	Степень точности нарезаемых колес
		31,75
	44,45	4,5
		5,5
			8,0
		31,75
	3,5
	101,60

 

Таблица В.3

 

№ варианта	d0, мм	d1, мм	m0, мм	Степень точности нарезаемых колес
	1,5
		44,45
		31,75

 

 

Класс точности долбяка для четных вариантов принять - А или АА (по выбору), для нечетных вариантов - В

Приложение Г
Приложение Д

РАССМОТРЕНО УТВЕРЖДЕНО

на заседании кафедры на заседании методбюро МФ

«Технология машиностроения»

Протокол № ______ от Протокол № _______от

«____»__________2004 г. «___»___________2004 г.

 

Зав.кафедрой ТМ Председатель методбюро МФ

_________________Швоев В.Ф. _____________Смолькин А.А.

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ