Методические указания к дипломному проекту Разработка конструкций и технологии изготовления

Министерство образования и науки Российской Федерации



      Московский государственный технический университет "МАМИ"















   Семенченко Д.И.                           "УТВЕРЖДЕНО"

                                         Методической комиссией

                                             факультета "МТ"









                        МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ



                         к дипломному проекту



            "Разработка конструкций и технологии изготовления

                         режущего инструмента"



                  

          для студентов, обучающихся по специальности 151002















                  

  

  

  

                           Москва - 2005г.

  



                                - 2 -

                 1. Цели и задачи дипломного проекта

  Дипломное проектирование завершает цикл обучения специалиста в  МГТУ

"МАМИ"  по  выбранной специальности.  Целью дипломного проекта проекта

является показ  уровня  полученных  знаний  для  комплексного  решения

серьезных проектных задач.

  Задачи дипломного проектирования:

  * выбрать для проектирования  достаточно  актуальную  и  промышленно

полезную тему;

  * спроектировать выбранный инструмент,  выполнив необходимые расчеты

и исследования;

  * на основе технико-экономического  анализа  доказать  эффективность

предлагаемых в проекте новых решений;

  * разработать  технологический  процесс  изготовления   инструмента,

включая оснастку для его реализации;

  * рассчитать потребное оборудование для заданной  программы  выпуска

инструмента и спроектировать участок цеха;

       2. Требования к содержанию и уровню разработок в проекте

  Дипломный проект может быть направлен на разработку  и  исследование

новой  конструкции  металлорежущего  инструмента  или инструментальной

системы автоматизированного производства.  Объектом дипломного проекта

может   быть   разработка   конструкции   и   технологии  изготовления

специального   режущего   инструмента   с   элементами    новизны    в

конструкторской   и/или  технологической  части  и  с  проектированием

участка инструментального  цеха.  В  приложении  даны  примерные  темы

дипломных проектов этих направлений.

  Обзор конструкций  инструмента,  сделанный  на  основании  глубокого

изучения  вопроса  по  литературным  источникам  и   патентам   должен

показывать новизну и актуальность объекта дипломного проектирования.

  Проектирование инструмента  должно  быть  доведено до уровня рабочих

чертежей (сборочных и детальных) с соблюдением всех требований ЕСКД  и

ссылками на действующие стандарты.

  Расчеты профиля сложного режущего инструмента должны быть  выполнены

на персональном компьютере.

  Техпроцесс должен содержать операционные карты  на  все  операции  в

полном  соответствии  с  ЕСТД,  а  наиболее  сложные  операции  должны

быть представлены на отдельных листах как технологические наладки.

  Технологическая часть  должна  учитывать  перспективные  направления

инструментального     производства:     инструмент     со     сменными

неперетачиваемыми  пластинами из современных марок твердых сплавов,  в

том числе с многослойными покрытиями;  вышлифовку по целому стружечных





                                - 3 -

канавок  и  спинок  зубьев;  алмазные и эльборовые круги для заточки и

шлифования   инструмента;  ионно-плазменное   нанесение  износостойких

покрытий;   высокоэффективные   смазочно-охлаждающие   жидкости.

  При проектировании  цеха  следует  использовать   ныне   действующие

строительные нормы на промышленные объекты.

    3. Преддипломная практика как основа дипломного проектирования

  Целью преддипломной практики является получение практических  знаний

и материалов   по  выбранной  теме  дипломного  проекта.  Длительность

практики - 35-40 дней.

  Задачи преддипломной практики:

  * установить  номенклатуру инструмента,  выпускаемого предприятием в

текущий момент времени относительно стабильно. Выбрать тему дипломного

проекта и согласовать ее с консультантом;

  * изучить  конструкцию  выбранного  инструмента  и  технологию   его

изготовления в цехах предприятия;

  * собрать  имеющийся  на  предприятии  материал  по   проектированию

инструмента, технологии его изготовления, технологическим регламентам,

инструменту второго    порядка,    технологическим    приспособлениям,

средствам контроля;

  * собрать материал по экономической части проекта, по проектированию

участка цеха и экологическим вопросам проекта.

  В результате  прохождения  практики  студент-дипломник  должен уметь

рассчитывать и проектировать инструмент,  выбранный им в качестве темы

проекта. Он  должен полностью владеть особенностями выполнения рабочих

чертежей на заводе,  знать относящиеся к ним стандарты и РТМ,  владеть

техническими требованиями и допусками на проектируемый инструмент.

  Он должен не только глубоко изучить операционные  карты,  взятые  на

предприятии,  но  и  изучить  выполнение каждой операцию на конкретном

станке  в  цехе,  включая   фактические   режимы   резания,   основное

технологическое  и  штучное  время,  действующие  расценки.  На каждой

операции   изучить   применяемый   инструмент   второго   порядка    и

приспособления.  Понять  особенности  настройки станков и операционный

контроль.

  В силу имеющихся трудностей по организации практики на  предприятиях

и  нестабильной  работе  заводов,  преддипломная  практика  может быть

заменена на предварительную подготовку к дипломному  проектированию  в

МГТУ  "МАМИ"  под руководством основного консультанта.  В этих случаях

тема   дипломного   проект   должна   соответствовать   конструкторско

исследовательскому   направлению  с  соответствующим  ее  обеспечением

литературой,  чертежами,  отчетами  по  НИР,  каталогами   иностранных

  



                                - 4 -

фирм-изготовителей.   Основной   консультант   должен  хорошо  владеть

вопросом для восполнения недостатка в  практическом  изучении  объекта

проектирования.

            4. Объем и этапы работы над дипломным проектом

  Объем графической части проекта  должен  быть  не  менее  12  листов

формата А1,  причем,  если сборочный чертеж конструкции занимает 1,5-2

листа, то его рассматривают как один тематический лист.

  Работа над  проектом  ведется в течение 3 - 3,5 месяцев и состоит из

следующих этапов:

  ---------------------------------------------------------------------

   Этап работы                   Примерная трудоемкость,  Удельный вес,

                                 в рабочих днях               %%

  ---------------------------------------------------------------------

   Литературно-патентный поиск

   (во время практики)                     6                   7

   Обзорные листы                          5                   6

   Расчеты нового инструмента              4                   4,5

   Разработка сборочных чертежей           7                   8

   Деталировка чертежей                    6                   7

   Разработка маршрутного

   техпроцесса                             1                   1

   Разработка операционных карт            6                   7

   Проектирование технологических

   наладок                                10                  12

   Проектирование приспособлений           6                   7

   Проектирование инструмента

   второго порядка                         4                   4,5

   Проектирование средств контроля         3                   3,5

   Расчет потребного количества

   станков                                 2                   2

   Проектирование участка цеха             4                   4,5

   Выполнение экономической части          7                   8

   Написание пояснительной записки        15                  18

-----------------------------------------------------------------------

               5. Содержание этапов работы над проектом

  5.1 Литературно-патентный поиск

  Выполняется сразу после выбора темы  проекта  и  согласования  ее  с

основным   руководителем,   т.е.   во  время  преддипломной  практики.





                                - 5 -

Собираются все имеющиеся сведения,  опубликованные в учебных пособиях,

монографиях,   технических   отчетах,   каталогах   зарубежных   фирм,

в реферативном журнале и  выпусках  Экспресс-информации  (ВИНИТИ  АН),

патентах  и  авторских свидетельствах СССР.  Должна быть предусмотрена

работа в течение 2-3 дней в патентной  библиотеке  ВНИИГПЭ,  поскольку

только там  имеется  полный  патентный  фонд и реферативные журналы по

отчественным патентам.  Особую ценность представляют каталоги инофирм,

собираемые на  международных  промышленных  выставках,  поскольку  все

новые раработки,   публикуемые   в   каталогах    фирмы    обязательно

предварительно запатентовали.

                          5.2 Обзорные листы

  В зависимости от направления проекта, обзорные листы могут содержать

общие виды инструмента одного функционального назначения,  но  разного

исполнения (например   виды   конструкций   сборных   червячных  фрез,

исполнения червячных фрез для  нарезания  колес  под  шлифование,  под

шевингование, полнопрофильных   и  т.д.).  Для  сложного  специального

инструмента на  обзорных  листах  помещают  и  детали,   которые   они

обрабатывают.

  Если в проекте разрабатывается какая-либо система инструмента  (типа

BTS,   FTS,   UTS,   CAPTO,   Varilock,  модульных  систем  расточного

инструмента,  модульных торцовых фрез и т.п.) то  на  обзорных  листах

приводят  альтернативные  системы  одного функционального назначения с

показом их особенностей, достоинств и недостатков.

                    5.3 Расчеты нового инструмента

  Для инструмента   со   сложным   профилем  режущей  части,  например

работающий методом обкатки, перед проектированием профиль рассчитывают

по заданному профилю обрабатываемой детали. Существуют разные методики

расчета, апроксимирующие задачу как плоскостную или рассматривающую ее

в   пространстве   (см.[1],[2],[3]).   Необходимо   выбрать  методику,

гарантирующую получение детали в заданных допусках.  Кроме того, выбор

метода профилирования следует увязать с имеющимися средствами контроля

инструмента. Так например,  выбрав для профилирования  червячных  фрез

конволютный основной  червяк  с  прямолинейным  профилем  в нормальном

сечении, мы должны представлять,  что точные приборы для его измерения

отсутствуют и такую фрезы можно будет контролировать только шаблонами,

что весьма неточно.

  Большинство расчетов,  приводимых в литературе,  выполняют с помощью

калькулятора  и  таблиц  тригонометрических  и  инвалютных  функций  с

точностью до 6 знака после запятой,  что достаточно трудоемко. Расчеты

инструмента на ЭВМ в литературе обычно не доведены до рабочих программ

  



                                - 6 -

и содержат ошибки.  Поэтому предпочтительно  использовать  проверенные

практикой заводские программы расчетов  на  персональных  компьютерах,

которые надо попытаться получить на преддипломной практике.

  Новые конструкции   многолезвийных    инструментов    со    сменными

неперетачиваемыми  пластинами (концевые фрезы с винтовым расположением

СНП,  дисковые фрезы и  протяжки  для  шеек  коленвалов,  головки  для

попутного  точения и т.п.) требуют расчета координат отверстий и гнезд

под СНП,  углов  наклона  их  осей  отверстий.  Часто  методики  таких

расчетов еще не разработаны.

                  5.4 Разработка сборочных чертежей

  Сборочный чертеж (чертежи) на разрабатываемый  инструмент  выполняют

на  отдельном  листе  (или  листах)  в 2-3 проекциях с дополнительными

видами,  сечениями и разрезами,  полностью описывающими конструкцию  и

позволяющими  выполнить  рабочие  чертежи всех входящий в нее деталей.

Если объектом проекта является система инструмента ( например  система

блочного   инструмента  для  токарных  станков  с  ЧПУ),то  на  первом

конструкторском листе  вычерчиваются  все  режущие  и  вспомогательные

инструменты, входящие в систему.  Затем выбирают 1 или 2 представителя

инструментов системы и  разрабатывают  сборочные  чертежи  режущего  и

вспомогательного инструмента.   На   сборочный   чертеж  разрабатывают

спецификацию на отдельной форматке А4,  и размещают ее в пояснительной

записке вместе с описанием конструкции инструмента.

  Может быть  также  разработан  общий вид инструментального магазина,

кассет,   грейфера    для    осуществления    автоматической    замены

инструментальных блоков в такой системе.

  На сборочном  чертеже  должны  быть  заданы  основные  и  габаритные

размеры, присоединительные   размеры,   посадки.  Чертеж  сопровождают

текстовые надписи,  относящиеся  к  особенностям  сборки  и   точности

инструмента. При  использовании  старых заводских чертежей все посадки

должны быть указаны в действующей системе допусков и посадок ИСО.

                       5.5 Деталировка чертежей

  На следующем   конструкторском  листе  выполняют  детальные  чертежи

инструмента.  Каждую  деталь  вычерчивают  в  необходимом   количестве

проекций,   сечений,   разрезов  с  простановкой  размеров,  допусков,

шероховатости на  отдельной  форматке,  сопровождая  чертеж  текстовой

частью. Стандартные     присоединительные     элементы     инструмента

(хвостовики, посадочные  отверстия,  центровые  отверстия) должны быть

показаны всеми  размерами,  без  ссылок   на   стандарты.   Предельные

отклонения размеров поверхностей, заданные на сборочном чертеже буквой

и номером  квалитета,  должны  быть  переведены  в  числовые  значения





                                - 7 -

допусков, им соответствующие.  Все старые обозначения шероховатости на

заводских чертежах должны быть заменены на ныне действующие. В верхнем

правом углу чертежа должны быть указана шероховатость поверхностей, не

заданная на  поле  чертежа.  В  текстовой  части   отдельным   пунктом

указывают какому   квалитету   соответствуют   неуказанные  предельные

отклонения размеров  (например:  "неуказанные  предельные   отклонения

размеров: валов h14, отверстий Н14, остальных +/-IT14/2").

  Для сборного  инструмента  с   твердосплавными   СНП   должны   быть

разработаны рабочие   чертежи  пластин  с  детализацией  геометрии  их

передних поверхностей для оптимального формирования стружки.

                5.6 Разработка маршрутного техпроцесса

  Маршрутный техпроцесс  разрабатывают  на  режущий  и вспомогательный

инструмент,  который может являться представителем  всей  номенклатуры

инструментов,  задаваемой для проектирования участка инструментального

цеха.  Он должен содержать перечень всех необходимых для  изготовления

инструмента операций(включая заготовительные,  слесарные, термические)

станки, приспособления, инструмент второго порядка и быть согласован с

основным консультантом.

                       5.7 Разработка операционных карт

  На основе разработанного маршрутного техпроцесса на каждую  операцию

разрабатывают операционные    карты    по    форме    и    содержанию,

соответствующие ЕСТД.  Карты должны содержать эскиз заготовки после ее

обработки с   исполнительными   размерами,   допусками,   техническими

требованиями, настройками станков (если они требуются).

  Выбирают метод  получения  и  размеры  заготовки,  исходя из расчета

общих припусков на обработку.  Припуски могут быть рассчитаны подробно

по  методикам  в  [4]  или  быть назначены на основании действующих на

предприятии опытно-статистических   таблиц.   На   чертеже   заготовки

указывают размеры с допусками, соответствующими методу изготовления, а

также техническими требованиями (включая балл карбидной неоднородности

быстрорежущей стали). Должен быть рассчитан вес (масса) заготовки.

  Операционные карты  включают  в объяснительную записку и к ним могут

быть сделаны дополнительные пояснения и коментарии.



              5.8 Проектирование технологических наладок

  Наиболее сложные,  представительные операции должны быть вынесены на

отдельные листы в виде технологических наладок. Этот выбор должен быть

согласован с основным консультантом.

  



                                - 8 -

  Обычно каждая  наладка выносится на лист форматом А1 или А2 и дается

в одной или в двух проекциях.  Вычерчивается обрабатываемая  заготовка

инструмента,  закрепленная на станке,  патрон рациональной конструкции

для  закрепления  заготовки  и   часть   шпиндельной   бабки,   задний

поддерживающий  центр (неподвижный или вращающийся) с пинолью и частью

корпуса задней бабки. На фрезерных операциях вычерчивается делительная

головка,    оправка    с    заготовкой,    поддерживающие    заготовку

приспособления, специальная фреза со своей оправкой. Приводится полная

характестика инструмента второго порядка, характеристика шлифовального

круга,  режимы резания и основное технологическое  время,  выполняемые

размеры и допуски, технические требования.

                  5.9 Проектирование приспособлений

  В проектах  технологического  направления   следует   спроектировать

приспособления  для  закрепления заготовки инструмента на станке.  Это

может быть специальный патрон,  тиски  с  гидро-  или  пневмоприводом,

делительная  головка прямого деления и т.п.  Для шлифовальных операций

проектируют  приспособления  для  правки  круга  и   для   закрепления

заготовок.  Объектом проектирования могут быть специальные контрольные

приспособления. В проекте может быть разработано до 3 приспособлений в

виде сборочных чертежей со спецификациями к ним.

  Если объектом  проекта  является  система  инструмента,  то   вместо

технологических   приспособлений  на  2-3  листах  показывают  сложный

вспомогательный инструмент,  например головки для  работы  вращающимся

инструментом на токарных обрабатывающих центрах, ускорительные головки

или угловые головки для станков с ЧПУ фрезерно-расточной  группы.  Это

могут   быть   барабанные   или  дисковые  инструментальные  магазины,

грейферы,  система  идентификации,  система  информации  о  предельном

износе инструмента.



           5.10 Проектирование инструмента второго порядка

  На 1  листе  дают рабочие чертежи представителей инструмента второго

порядка, применяемого в техпроцессе. Это могут быть сборные резцы  или

резцовые вставки  для станков с ЧПУ,  протяжки,  специальные фрезы для

стружечных канавок и спинок  зубьев  осевого  инструмента,  зуборезный

инструмент. Обычно  инструмент второго порядка проектируют на форматах

А3 или А2, размещаемых на 1 листе А1.

                5.11 Проектирование средств измерения

  Помимо приспособлений  для  контроля  отдельных  элементов  режущего

инструмента,   в  проекте  технологического  направления  должны  быть

представлены  шаблоны,  предельные  калибры  и  средства   базирования

  



                                - 9 -

 мерительного  инструмента  относительно  контролируемого  инструмента.

Специальные мерители размещают на отдельном листе или вместе с режущим

инструментом второго порядка.

              5.12 Расчет потребного количества станков

  Дипломный проект технологического направления предусматривает проект

участка инструментального   цеха    по    производству    номенклатуры

инструмента, близкой к выбранному для детальной проработки.  Поскольку

реальная потребность  основного  производства  в  инструменте   одного

типоразмера не  может  загрузить участок цеха,  в задании на дипломное

проектирование устанавливают номенклатуру изготавливаемого инструмента

и годовую программу выпуска каждой позиции.

  Для заданной номенклатуры и программы выпуска инструмента определяют

типовых представителей инструмента (тип, размер). Трудоемкость каждого

типоразмера устанавливают  приближенно  по  сравнению  с трудоемкостью

базового инструмента,  на который был разработан подробный техпроцесс.

  Потребное количество   оборудования   рассчитывают    по    основным

операциям: токарным, фрезерным, сверлильным, протяжным, шлифовальным и

заточным.  Модели специального отечественного оборудования выбирают по

РТМ   ВНИИинструмента  [5],  который  отражает  положение  с  выпуском

спецоборудования для инструментального производства в стране на  конец

1987г.   Точность   этих  станков  иногда  ниже  требований  обработки

инструмента  на  финишных  операциях  и  тогда  используют   импортное

оборудование.  Это внутришлифовальные,  плоскошлифовальные, заточные и

затыловочные станки,  а  также  специальные  приборы  для  зуборезного

инструмента.

  Импортное оборудование выбирают аналогичным применяемому на  заводе,

где    проходила    преддипломная    практика,    или   по   каталогам

фирм-изготовителей, получаемым на специализированных выставках.

                   5.13 Проектирование участка цеха

  Участок инструментального цеха занимает часть  его  производственной

площади и  может  быть  расположен  как вдоль наружной стены,  так и в

средней части.  На плане показывается весь или большая  часть  площади

цеха с  проездами и службами.  Оборудование может быть показано только

на площади проектируемого участка.

  Оборудование размещают  по  ходу  техпроцесса.  Шлифовально-заточное

оборудование отделяется от прочих станков легкой перегородкой.  Помимо

станков предусматривают  слесарные  рабочие  места,  оборудование  для

маркировки инструмента.  На  участке   предусматривают   промежуточный

склад, склад готовой продукции,  отделение ОТК, помещения для мастеров

и другие службы.

  



                                - 10 -

  Размеры и   форма  станков  в  плане  должны  в  выбранном  масштабе

соответствовать их типам и моделям.  Расстояние между станками  должны

соответствовать нормам  и  учитывать  возможные наибольшие перемещения

столов. В площадь, занимаемую  станком,  включают  шкафы  управления и

стойки ЧПУ, гидростанции, тумбочки, рабочее место оператора.

                 5.14 Выполнение экономической части

  Экономическая часть проекта должна быть тесно связана с его основной

частью. Она   может   быть   направлена   на   оценку    экономической

эффективности разработанного   инструмента   по  сравнению  с  другими

решениями, экономической   эффективности   от    изменений    операций

техпроцесса и др.  В ней может быть разработан сетевой график создания

новой техники или проведен анализ современного  нормирования  операций

техпроцесса или расчета отпускной цены изготовленного инструмента.



   5.15 Обеспечение безопасности жизнедеятельности и окружающей среды

  В инструментальном производстве потенциальную опасность представляют

электрооборудование   станков   и   установок;  использование  вредных

смазочно-охлаждающий сред, их приготовление и утилизация; формирование

стружки  при  работе  на  высоких  скоростях  резания  на  токарном  и

фрезерном оборудовании;  образование вредной пыли и  шлама  при  сухом

шлифовании  и  заточке инструмента;  нанесение на инструмент различных

покрытий.  По  согласованию  с   консультантом   БЖД   разрабатываются

мероприятия по технике безопасности в одном из этих направлений.



                 5.16 Пояснительная записка

  Пояснительную записку составляют на листах писчей бумаги форматом А4.

Текст может быть рукописным или напечатанным на машинке или компьютере

через 1,5 или 2 интервала на одной стороне листа. Записка должна иметь

титульный лист установленной формы с подписями на нем.  Далее  следует

задание на выполнение проекта, также установленной формы.

  Следующие за заданием главы записки должны полностью соответствовать

разделам   проекта.   Во   ввведении  описывается  состояние  вопроса,

актуальность темы,  обзор существующих решений,  патентный  анализ.  В

главе    1    описывают    разработанную   конструкцию,   ее   расчет,

профилирование,  преимущества сделанных изменений. В главе 2 описывают

технологию изготовления инструмента, приводят все операционные карты с

эскизами,  описывают технологические  наладки,  вынесенные  на  листы,

настройки  станков,  выбор  или  расчет  режимов  резания.  В  главе 3

описывают конструкции     спроектированных     приспособлений,      их

функционирование, требования  к  точности.  В  главе  4  рассматривают

                                                     



                                - 11 -

спроектированный инструмент 2-го порядка и средства измерения. В главе

5 приводят  все расчеты потребного оборудование и этапы проектирования

участка инструментального цеха.  В  главе  6  описывают  экономические

исследования и  в  последней главе выполнение задания по БЖД.  Записка

должна содержать общие выводы и список использованной литературы.

                      6. Работа с консультантами

  Дипломное проектирование студенты-дипломники ведут под  руководством

и контролем   консультантов.   Консультанты  должны  начать  работу  с

дипломником в период преддипломной практики,  рассмотрев и  согласовав

возможную тему проекта, выдав задание на сбор материалов. Приняв отчет

по практике,  консультанты  разрабатывают  задание  по  всем  разделам

проекта, определяют   содержание   графического   материала.  Основной

консультант встречается  с  дипломником  не  режу  1  раза  в  неделю,

рассматривает и   исправляет   предварительно   выполненные   чертежи,

расчеты, описания.  Консультанты  по   экономической   части   и   БЖД

контролируют выполнение своих заданий в четко запланированные сроки.

  Основной консультант  подписывает  все  листы  проекта,   читает   и

подписывает записку,  готовит  отзыв о работе дипломника над проектом,

проверяет готовность дипломника к докладу своего проекта на ГАК.

  Консультанты по  экономической части и БЖД рассматривают выполненные

разделы проекта и подписывают титульный лист записки.

      7. Оформление титульного листа и получение внешнего отзыва

  Дипломный проект,  подписанный всеми консультантами,  передается  на

утверждение заведующим     кафедрой,     который     может    поручить

предварительный просмотр  проекта  и  визирование  тиитульного   листа

преподавателю, ведущиму данную дисциплину.

  После утверждения проекта  заведующим  кафедры  он  направляется  на

отзыв внешнему рецензенту - ведущему специалисту предприятия,  СКБ или

НИИ. Полученный отзыв прикладывается к записке и  рассматривается  при

защите проекта на ГАК.

                       8. Организация защиты проекта

  Защита дипломных проектов может быть организовано как в МГТУ "МАМИ",

так и на одном из предприятий отрасли (ОАО "АМО-ЗИЛ",  ОАО  "Москвич",

ОАО  "Московский  подшипник",  НИИТавтопром  и др.).  Приказом ректора

назначается  ГАК  в  составе  12-13   членов:   ведущих   специалистов

предприятия,  преподавателей кафедр АССИ,  экономических исследований,

БЖД,  технологии машиностроения. Председателем ГАК назначается ведущий

специалист   предприятия.   Защита   состоит   из  доклада  дипломанта

(8-10мин), рассмотрения отзывов, ответов на вопросы. Оценка проекта по

пятибальной  шкале  выводится как средняя арифметическая оценок членов

ГАК.







      Примеры оформления записки к проекту "Участок цеха с разработкой

конструкции и технологии шлицевой червячной фрезы"



      ОПЕРАЦИЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПРОФИЛЯ ЗУБЬЕВ ЧЕРВЯЧНЫХ ШЛИЦЕВЫХ ФРЕЗ

   Фрезерование профиля  основного  червяка  фрезы  выполняется  после

полной токарной  обработки и протягивания шпоночного паза.  Целью этой

операции является образование  профиля,  максимально  приближенного  к

форме зуба   готовой   фрезы   с   оставлением  припуска  на  токарное

затылование и шлифование-затылование зубьев.

  Поскольку наибольший  объем продукции составляют червячные модульные

фрезы со стандартным прямолинейным 20градусным  профилем,  именно  для

них на МИЗ"е разработаны и изготовлены дисковые фрезы с остроконечными

зубьями от m=1,75 до m=10мм.  После фрезерования основных червяков при

этом достигают  полной высоты зубьев Н=2,5m и толщины витка червяка на

начальной прямой sn = 0,5tn + DELTA  s,  где  DELTA  s  -  припуск  на

токарное затылование и шлифование-затылование профиля зубьев фрезы.

  Для червячных шлицевых фрез специальных дисковых фрез нет,  так  как

профиль червяка  должен  быть  криволинейным  и  переменным для каждой

конкретной фрезы.  Операцию фрезерования червяка  выполняют  дисковыми

фрезами для  червячных  модульных  фрез  приближенно  подбирая размеры

профиля фрезы  для  заготовки  шлицевой  фрезы.  При  этом   стараются

профрезеровать профиль  как  можно глубже,  а припуск по толщине витка

оставить возможно меньшим. Подбор удобно делать прочерчиванием профиля

впадины шлицевой  фрезы  и  наложением  на  нее 40 градусного профиля

дисковой фрезы, как показано на эскизе:























  Из расчета  профиля  фрезы  выбираем  размеры  двух  крайних   точек

профиля: точку  1  на  высоте 4,02 от вершины зуба и точку 2 на высоте

0,4 от вершины зуба.  В этих точках толщины зубьев равны:  В1=10,034 и

В2=8,89. Расстояние  по  оси  Y  между  точками 1 и 2 равно 3,62мм,  а

разность (В1-В2)/2= 0,572.  Найдем угол прямой между точками 1 -  2  и

осью симметрии зуба:   tgALFA = 0,572/3,62 = 0,158011     ALFA=8 58'.

  Отсюда следует, что дисковые модульные фрезы с углом профиля 20град.





                                - 2 -

плохо подходят для данной  шлицевой  фрезы.  Если  такая  фреза  будет

контактировать с  номинальным  профилем  в  точке  2,  то в точке 1 мы

получаем дополнительный припуск 0,65мм с каждой  стороны  впадины  при

глубине фрезерования  t  =  5+0,1мм.  При такой схеме предварительного

образования профиля можно  выбрать  дисковую  фрезу  для  фрезерования

червяка модуля  8мм.  Такая  фреза  имеет  толщину зуба на высоте 10мм

равную 12,56мм,  а  толщина  по  наружному  диаметру  равна  5,28мм  с

радиусами при вершине r=2,0мм.

  В этом случае на операции  токарного  затылования  будет  необходимо

сначала прорезать  канавку  у  дна впадин специальным прорезным резцом

без затылования,  проточить профиль впадины также  бех  затылования  и

только после   этих  переходом  затыловать  фрезу  фасонным  резцом  с

кулачком 4,5мм.

  Возможен и  второй  вариант  выбора дисковой фрезы:  взять фрезу для

червяка модуля 3мм, имеющую толщину профиля по наружному диаметру 2мм.

Этой фрезой  профрезеровать  заготовку шлицевой фрезы на полную высоту

профиля, включая канавку.  Припуск  по  ширине  впадины  по  начальной

прямой будет тогда составлять более 3мм с каждой стороны.  На операции

токарного затылования  проточить  профиль  без  затылования  с  каждой

стороны спадины до затылования.

  На фото  1  показано  фрезерование  основного  червяка  у  заготовки

червячной фрезы на червячно-фрезерном станке фирмы Pfauter (Германия).

Этот станок наиболее подходит для данной операции,  так он  отличается

высокой жесткостью   и   надежностью.   По   направляющим   станины  1

перемещаются в  осевом  напралении  длинные   салазки   2   вместе   с

вмонтированной в  них  бабкой заготовки 3.  Осевое перемещение салазки

получают от длинного ходового винта станка, кинематически связанного с

медленным вращением  заготовки.  За  один  оборот  заготовки салазки 1

должны переместиться на 1 осевой шаг  фрезеруемой  заготовки  червяка.

Это достигается настройкой гитары шага сменными шестернями.

   На виде  сверху  станина  станка  имеет  Т-образную  форму   и   на

выступающей назад  ее  части  имеются  направляющие для салазок мощной

фрезерной бабки.  Бабка состоит из двух частей:  корпуса с приводом  и

поворачиваемой на  угол  подъема червяка частью с шпинделем для фрезы.

Дисковая фреза приводится  во  вращение  червячной  передачей,  колесо

которой видно на фото.

  На фото 2 укрупненно показана рабочая зона станка сверху. Видно, что

ось шпинделя повернута на угол 10град.,  что позволяет зубьям дисковой

фрезы возможн ближе подойти к фрезеруемой  заготовке,  т.е.  исключает

касание крышки  червячной  передачи  (на  фото  она снята) фрезеруемой





                                - 3 -

заготовки. Такой наклон оси шпинделя у рассматриваемого станка  делает

необходимым использовать дисковые фрезы с несимметричным прфилем зуба:

с одной стороны угол профили равен 30,  а с другой 10град.  при  общем

угле 40град.

  Дисковая фреза установлена на короткой оправке с конусом  Морзе  #5,

входящим в   отверстие  шпинделя,  закреплена  гайкой,  после  которой

имеется короткий конус для поддержки оправки отодвигаемой опорой.

  Заготовка червячной  фрезы  устанавливается  на специальной оправке,

имеющей с правой стороны  конус  Морзе  #4  с  замком,  вставляемый  в

отверстие шпинделя изделия.  Базовый торец оправки отстоит от шпинделя

на минимально  необходимое  для  выхода  дисковой  фрезы   расстояние.

Заготовка устанавливается  на цилиндрической части оправки на шпонке и

закрепляется гайкой с буртом.  После гайки оправка  имеет  укороченный

конус, за  который  она поддерживается задней бабкой.  Такое крепление

дисковой фрезы и  заготовки  обеспечивает  наибольшую  жесткость,  что

позволяет фрезеровать  червяк  с глубиной фрезерования,  равной высоте

профиля, т.е. за один проход.

  В зависимости  от  модуля  наружный диаметр,  число зубьев и размеры

профиля дисковой  фрезы  меняются.  Исполнение  фрез  с  остоконечными

зубьями позволяет  увеличить  их  количесво до максимально возможного.

При этом через зуб с правой и левой  стороны  зубья  доходят  лишь  до

половины высоты профиля.

  Червячное фрезерование  дисковыми  фрезыми  из  быстрорежущей  стали

является надежным,  но малопроизводительным процессом.  Для уменьшения

влияния на машинное время пути врезания и сокращения  вспомогательного

времени, одновременно фрезеруют не одну, а 2-3 заготовки, закрепленных

на одной оправке.

  Фрезерование ведут  с  обильным  охлаждением зоны резания эмульсией.

Режимы резания рассчитывают исходя из  предельно  допустимой  скорости

фрезерования   25...30м/мин   и   подачи   на   зуб   дисковой   фрезы

sz=0,01...0,015мм/зуб.  Под подачей здесь следует  понимать  медленное

вращение  загтовки.  Поэтому время фрезерования 1 заготовки составляет

более 60мин, что допускает многостаночное обслуживание.

  Настройка станка  заключается  в  установке сменных зубчатых колес в

гитару осевого шага,  установку и закрепление дисковой фрезы,  поворот

фрезерной головки   на   угол   подъема  витка  червяка,  установку  и

закрепления заготовки или заготовок на оправке,  перемещении фрезерной

бабки к оси заготовки на величину глубины фрезерования. Число оборотов

шпинделя фрезы n настраивают парой сменных зубчатых колес.







                                - 1 -

      ОПЕРАЦИЯ ШЛИФОВАНИЯ ПРОФИЛЯ ЗУБЬЕВ ЧЕРВЯЧНЫХ ШЛИЦЕВЫХ ФРЕЗ

  Является последней в технологическом процессе. Она выполняется после

операции  заточки  фрез по передней поверхности.  Шлифованная передняя

поверхность является  базой  для  измерения  профиля  шаблонами  и  на

проекторе.

  На МИЗ"е   за    этой    операцией    постоянно    закреплены    два

универсально-затыловочных  станка комбината MWM фирмы Max Mueler (ГДР)

модели  UHD-2  и  один  шлифовщик  8  разряда.  На  одном  из  станков

выполняется шлифование-затылование профиля зубьев фрез,  а на втором -

шлифуют и корректируют профиль ролика  для  накатывания  шлифовального

круга.

  На обоих станках установлены шлифовальные устройства  на  поперечных

суппортах    вместо   резцодержателей   для   токарного   затылования.

Шлифовальное устройство имеет плиту 1 с  цилиндрической  поверхностью,

на которую базируется корпус 2 с возможностью поворота на угол подъема

витков  фрезы.  В  корпусе  закрепляется  шлифовальный  шпиндель  3  и

индивидуальный  электродвигатель  4.  Ременная  передача  5  связывает

двигатель со шпинделе.

  На корпусе  закрепляется  таже  приспособление  для  алмазной правки

шлифовального круга 6.







































     Рис.   Шлифовальное устройство на затыловочном станке





                                - 2 -

  На конический конец шлифшпинделя устанавливается стальная бобина 7 со

шлифовальным кругом 7 (диаметром 65-90мм).  На втором коническом конце

шлифшпинделя устанавливается малый шкиф ременной передачи,  повышающей

частоту вращения   от  двигателя  шпинделю  примерно  в  2,5 раза, что

необходимо для получения скорости шлифования до 35м/с.

  Для выполнением операции станок настраивают сменными шестернями на:

 * осевой шаг to нарезки фрезы;

 * шаг винтовой линии канавок T;

 * число зубьев фрезы Z.

  Устанавливают кулачок затылования с падением k.

  Шлифуемую фрезу  на  оправке  с  хомутиком  устаналивают  в центрах.

Вращение фрезы от шпинделя станка передается удлиненным пальцем.

Посадка фрезы   на   цилиндрическую  поверхность  оправки  H6/h5.  Она

упирается в  торцец  фланца  оправки,  биение  которого  не  превышает

0,003мм, и закрепляется гайкой, торец которой прошлифован  от  резьбы.

Радиальное биение оправки в центрах не более 0,005мм.

  Шлифовальный круг заправляют по всему криволинейному профилю и фаске

35град.по наружному диаметру  накатным  роликом.  Его  изготовляют  из

стали   Х6ВФ,   ХВГ  или  Р6М5.  Твердость  после  закалки  и  отпуска

HRCэ=60-63.  Диаметр ролика 80-100мм с посадочным  отверстием  32Н6  и

шлифованными  торцами.  На  его  наружной  поверхности протачивают 2-4

кольцевые фасонные канавки,  профиль которых соотверствует либо  зубу,

либо   впадине  между  зубьями  фрезы.  Одна  из  канавок  служит  для

предварительной  накатки  шлифовального  круга,   а   другая   -   для

окончательного,  что  уменьшает  влияние  износа  профиля накатника на

точность накатывания.



























    Рис.   Ролик для накатывания профиля на шлифовальном круге

  



                                - 3 -

  На накатном  ролике  имеются  радиальные  канавки  шириной  3-4мм  с

глубиной большей высоты профиля.  Они облегчают выкрашивание зерен  из

связки круга при накатывании.

  Ролик шлифуют по профилю с контролем шаблонами и на проекторе.  Этот

профиль  не  идентичен  профилю  зубьев шлицевой фрезы,  задаваемому в

нормальном сечении,  так как при шлифовании-затыловании профиль  фрезы

образуется нормально спирали Архимеда. При этом координаты высот точек

профиля Y фрезы уменьшаются,  а размеры толщины  зуба  в  этих  точках

остаются без изменения.

  В САПР зуборезного инструмента есть  программа  пересчета  координат

точек  профиля  накатного ролика.  Вводятся все необходимые координаты

фрезы,  полученные при ее расчете, радиус фрезы и фактическая величина

заднего  угла  по вершинам зубьев.  Компьютер выдает скорректированные

координаты точек профиля,  как это  представлено  ниже  в  стандартном

бланке расчета.















































   Рис.  Станок-приспособление для предварительной накатки шлифовальных

         кругов

  



                                - 4 -















































































      Бланк расчета профиля накатного ролика для шлицевой фрезы

  



                                - 5 -

  Шлифование профиля накатного ролика шлифовщик  выполняет  на  втором

затыловочном станке.  Этот станок не настраивают сменными шестернями и

работают с  выключенным   отбойным   механизмом.   Шлифовальный   круг

заправляют по  профилю  с  помощью  стандартного  присособления,  т.е.

отдельно по радиусу заменяющей окружности с  правой  и  левой  стороны

алмазным карандашем  и  по  двум  фаскам при прямолинейном перемещении

алмаза. Профиль накатного ролика  сначала  контролируют  шаблонами,  а

затем на оптиметре.

  Шлифовальный круг,  установленный на своей  бобине,  сначала  правят

накатным роликом на специальном стационарном приспособлении станкового

типа. При этом образуется много пыли,  что пагубно бы влияло на  износ

дорогого и  точного  затыловочного  станка.  Фото этого приспособления

показано ниже.

  Приспособление состоит   из   сварной   станины  1,  внутри  которой

расположен  электродвигатель.  Через  ременную  передачу  (понижающую)

движение передается  на  стандартный  шпиндель  шлифовального круга 2.

Накатной ролик  со  своей  оправкой  устанавливается  в   центрах   3,

параллельно оси шпинделя. Центра находятся на крестовом суппорте 4.

  При накатывании вращающийся с небольшой скоростью  круг  приводят  в

соприкосновение  с  кольцевой канавкой или с выступом ролика.  Подавая

вручную ролик на круг обеспечивают процесс выкрашивания  его  зерен  и

образование на круге рабочего выступа или впадины.

  Заправленный предварительно  шлифовальный  круг   устанавливают   на

шпинделе шлифовального  приспособления затыловочного станка.  Накатной

ролик устанавливают в центрах станка  вместо  изделия  и  окончательно

накатывают профиль  круга  вращая  круг  за приводной ремень вручную и

подавая его на ролик поперечным суппортом станка. После этого накатной

ролик снимают  со  станка  и  вместно  него  на  своей  оправке ставят

заготовку фрезы.  Шлифуют-затылуют  ее  профиль,  после   чего   фрезу

переносят на оптиметр, где

сравнивают ее фактический профиль с расчетным, вычерченным  с  масштабе

50:1 на  прозрачной  пленке.  В  случае отклонений координат отдельных

точек профиля свыше допуска,  накатной ролик устанавливают обратно  на

второй станок  и  перешлифовывают  его  профиль  с  учетом результатов

измерения.











                                - 1 -

            Проектирование участка инструментального цеха

  На проектируемом участке должны изготовляться  червячные  фрезы  для

основного  производства  автозавода  и  в качестве товарной продукции.

Задана следующая годовая производственная программа:

  1. Фрезы  червячные  для  шлицевых  валов  с прямобочным профилем от

диам.63х40 до 80х63мм........................................    120шт

  2. Фрезы червячные для шлицевых валов с эвольвентным профилем от

диам. 70х60 до 80х70.........................................    100шт.

  3. Фрезы червячные модульные для цилиндрических зубчатых колес

чистовые кл.А и получистовые кл.В m=2,5...4..................    250шт.

  4. Фрезы червячные для звездочек цепных передач с нешлифованным

профилем от диам.70х46 до диам.90х70.........................     50шт.

  Операционные технологический  процесс  с нормированием всех операций

был разработан для червячно-шлицевых фрез диам.   длиной   ,нарезающих

вал              . Трудоемкость изготовления фрез других  наименований

по операциям  оценивалась  приближенно   экспертными   коэффициентами,

учитывающими их  разные  габаритные  размеры,  число зубьев,  величины

осевых шагов,  наличие или отсутствие операции  шлифования-затылования

профиля зубьев.

  Фрезы по поз.1 и 2 имеют  примерно  одинаковые  габаритные  размеры,

осевые шаги  и  допуски  на  изготовление,  поэтому  по всем операциям

техпроцесса для них принять коэффициент трудоемкости Кт=1.

  Фрезы по   поз.3   на   операциях  фрезерования  профиля,  токарного

затылования, заточки  и   шлифования-затылования   имеют   коэффициент

трудоемкости 1,35.

  Фрезы по поз.  4 не проходят операции шлифования  профиля  зубьев  и

трудоемкость их   окончательного  контроля  ниже.  Принят  коэффициент

трудоемкости 0,8.

             Состав технологического оборудования участка

  На участке должные выполняться все операции  механической  обработки

заготовок до термообработки (сырая обработка) и после термообработки.

  Заготовки инструментальный   цех   получает   из    заготовительного

отделения  в  виде поковок и заготовок,  отрезанных от штанг сортового

проката или из кузнечного цеха.  Поэтому на проектируемом участке  это

оборудование не устанавливается.

  Термообработка инструмента  выполняется  в   термическом   отделении

инструментального цеха    и    также   термическое   оборудование   на

проектируемом участке не предусматривается.

проектируется.

  



                                - 2 -

  Для расчета количества необходимых станков принято следующее деление

операций, где применяется разное оборудование как по названию,  так  и

по точности:

  1. Токарная     черновая     обработка     заготовок      (обдирка)-

токарно-винторезный станок   с   высотой   центров   200мм   с  ручным

управлением нормальной точности;

  2. Токарная чистовая обработка (основной вариант) - станок с ЧПУ типа

  16К20 РФ3;

  2а. Токарная  чистовая  обработка  (дополнительный вариант) - станок

токарно-винторезный повышенной точности с ручным управлением;

  3. Протягивание   шпоночного   паза   и   протягивание  отверстия  -

горизонтально-протяжной станок с тяговым усилием до 2,5тс;

  4. Фрезерование прямых и винтовых стружечных канавок - горизонтально-

-фрезерный универсальный станок консольного типа нормальной точности;

  5. Фрезерование  основных  червяков фрез - червячно-фрезерный станок

повышенной жесткости с мощностью двигателя 10кВт;

  6. Токарное  затылование - токарно-затыловочный станок фирм Reiniker

или F.Heckert (ФРГ) мод. UHD-2;

  7. Удаление   неполных   витков   -   вертикально-фрезерный  станок,

оснащенный поворотным столом;

  8. Шлифование отверстий - внутришлифовальный станок;

  9. Доводка отверстий - доводочный станок;

 10. Шлифование торцов и буртиков - круглошлифовальный станок;

 11. Заточка  фрез  по  передним  поверхностям  - специальный заточной

полуавтомат для червячных фрез;

 12. Шлифование-затылование профиля зубьев фрез - затыловочный  станок

фирм Reiniker или F.Heckert (ФРГ) мод. UHD-2;

 13. Слесарная обработка - слесарный верстак;

 14. Маркировка - лазерный станок для клеймения или пантограф.

  Участок должен иметь  собственный  участок  ОТК  для  окончательного

контроля червячных фрез по следующим параметрам:

  1. По трем параметрам заточки фрезы: специальный прибор для контроля

окружного шага, радиальности передней поверхности; шага винтовой линии

стружечных канавок;

  2. Радиальное   биение  по  диаметру:  наружному,  буртиков  и  др.-

универсальные центра с индикаторной стойкой;

  3. Торцовое  биение  по  буртикам  -  поверочная  плита  и  стойка с

индикатором;

  4. Осевой шаг,  толщина зубьев, угол профиля - большой универсальный

микроскоп;

  



                                - 3 -

  5. Шероховатость поверхностей - профилометр-профилогаф:

  6. Измерительная машина для комплексной проверки червячных фрез типа

Клингельнберг мод. PFM 250;

  7. Контроль  профиля  зубьев  шлицевых  фрез  - оптиметр с диаметром

экрана не менее 1м.

                   Принципы размещения оборудования

   Обычно в  инструментальных цехах автозаводов оборудование отдельных

участков размещается по ходу технологического процесса.

  Шлифовально-заточное оборудование  должно  быть  отделено стеклянной

перегородкой, так как абразивные станки  образуют  пыль,  влияющую  на

износ станков.

  Отделение ОТК также должно быть удалено  от  станков  с  изолировано

перегородкой.

  Необходимо предусмотреть  склад  готовой  продукции  (около)  ОТК  и

промежуточный склад,    из    которого   инструмент   направляется   в

термообработку.

  Небольшой вес   заготовок  инструмента  не  требует  грузо-подъемных

средств, однако  необходимо  предусмотреть  кран-балку  для  демонтажа

узлов станков при их ремонте.

        Расчет трудоемкости операций и потребного оборудования

  Для расчета    необходимого   оборудования   необходимо   определить

штучно-калькулящионное время   tшт   для    каждой    операции.    Оно

рассчитывается по формуле:

                           tшт = tмаш + tв + tпз,    где

  - tмаш - машинное или основное технологическое время;

  - tв - вспомогательное время;

  - tпз - подготовительно-заключительное время.

   Базовый технологический  процесс  изготовления  шлицевой  фрезы был

пронормирован с  расчетом  tмаш  по выбранным режимам резания.

  Вспомогательное время tв определялось частичным хронометрированием на

рабочих местах  завода  МИЗ  и  эспертной оценкой.  Его нельзя считать

умножением tмаш на какой-либо  коэффициент.  Это  время  слагается  из

времени установки  и  снятия  заготовки,  времени  замены инструмента,

времени на заточку инструмента, времени измерения.

  Подготовительно-заключительное время   -   время   наладки   станка,

настройки станка сменными шестернями,  времени ликвидации отказов,  на

изучение чертежа,  времени  подготовки  станка  и  приспособления.  На

разных операциях червячных фрез tпз весьма ралично.  Оно относится  ко

всей изготоволяемой   партии.  Чем  иеньше  партия,  тем  больше  tпз,

приходящееся на  1 заготовку.  Число заготовок в запускаемой партии не

  



                                - 4 -

более 5шт.

  Для черновой токарной операции tпз можно  принять  равным  10мин,  а

tв=3мин.

  Для чистовой токарной операции на станке с ЧПУ tпз =  60...90мин,  а

tв = 3,5...4мин.

  Для протягивания шпоночного паза tпз = 5...6мин, а tв= 1,7 мин;

  Для фрезерования стружечных канавок tпз = 30мин , а tв =15...20 мин,

так  как  оно включает деление на Z (1мин на зуб),  смену заготовок на

оправке,  закрепление оправки,  смену фрезы  2-го  порядка,  измерение

заготовки на приборе по 2 параметрам.

  Фрезерование основного червяка - tпз = 30мин, tв = 12мин.

  Токарное затылование   -  tпз  =  45мин  (включает  смену  кулачков,

настройку 3 гитар сменными зубчатыми колесами, изучение чертежа); tв =

= 25мин (включая смену резцов,  измерение профиля шаблонами, измерения

на микроскопе, смену заготовок на оправке, закрепление оправок).

  Фрезерование неполных витков - tпз = 8мин, tв = 2,5мин.

  Шлифование отверстия - tпз = 7 мин;  tв = 3мин (смена детали,  смена

шлифовального круга, правка круга, измерение предельными калибрами).

  Шлифование торцов - tпз = 6мин; tв= 2мин.

  Шлифование буртиков - tпз = 6мин;

  Заточка по передней поверхности на станке Клингельнберг с ЧПУ:  tпз=

= 60мин;  tв  =  3мин (закрепление и снятие фрез,  смена шлифовального

круга, заправка круга, измерение фрезы по трем параметрам на приборе).

  При заточке на полуавтомате без ЧПУ tпз = 80мин; tв = 4мин).

  Затылование-шлифование профиля tпз= 60мин; tв= 30мин.

  Расчет потребного оборудования выполнен исходя из работы участка в 1

смену продолжительностью 8ч.  Принимая количество рабочих дней в  году

252 суммарный фонд рабочего времени Тг равен 2016 часов.

  На большинстве  операций  Кт=1  и  количество   изготовляемых   фрез

составляет  520шт.  При расчете оборудования для фрезерования профиля,

токарного  затылования  ,  заточки  и  шлифования-затылования   расчет

станков  должен  затылования, и заточки следует исходить из

исходить из количества фрез, равного 270 + 250.Кт = 270 +250.1,35=608шт.

Для операции  шлифования  профиля из этого количества следует исключить

50 шт. фрез для звездочек, т.е. составит 558шт.

  Штучная стоимость  расчитывается  с  учетом числа штук фрез в партии

(5шт.) и количества одновременно обрабатываемых фрез  n  на  некоторых

операциях:

            tшт' = tмаш/n + tв/n + tпз/5

  



                                - 5 -

  Количество станков на каждой операции, необходимое  для   выполнения

программы, рассчитывается по формуле:

                           Nст = Тг/ tшт'.

   Если результат <1,1 то принимаем 1 станок. Если результат >1,1 , то

принимаем 2 станка.

  План цеха выполнен на листе No.11 в масштабе  50:1  .  Сетка  колонн

принята равной 9х12м.  Контур станков вид в плане соотвествует реально

используемым на МИЗ"е.  Площадь под каждым станком учитывает деревяную

решетку для оператора,  стойку ЧПУ,  тумбочку,  инструментальный шкаф,

прибор для  предварительной   настройки   инструмента,   гидростанцию,

пылесос и другое оборудование, принадлежащее данному станку.

  



                                - 1 -

       АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШЛИЦЕТОЧЕНИЯ

   Анализируются два близких метода нарезания шлицевых валов:

  - шлицеточения обкаточным резцом;

  - шлицефрезерования червячной фрезой.

  Оба процесса  выполняются  на  одном  и  том   же   оборудовании   -

шлицефрезерном станке.  Достигаемая  точность  выполнения шлицев также

одинакова. Различны  лишь  режимы  обработки  и   связанная   с   ними

производительность. Для  сравнения  выбран  один  и тот же вал коробки

перемены передач  трактора,   изготовляемый   на   Гомельском   заводе

Гомсельмаш, представленный  на рис.  в статье В.В.Кошлаковой [6].  Вал

общей длиной 270мм имеет цилиндрические посадочные места длиной 60мм и

длинный шлицевый  участок  длиной  150мм,  открытый с каждой стороны:



























  Шлицевый участок  имеет следующие размеры: наружный диаметр    54h7,

внутренний диаметр  46-0,5, ширина шлицев 9 е9, число шлицев 8.

  Материал вала сталь 18ХГТ с твердостью НВ=179-207.

  Обкаточный резец сборной конструкции с 12 цилиндрическими ножами  из

быстрорежущей стали Р6М5 имеет наружный диаметр 120мм.

  Червячная однозаходная шлицевая фреза имеет  диаметр  90мм  и  длину

70мм.

  Обкаточный резец нарезает вал на следующих режимах резания:

  -скорость резания v = 40м/мин;

  -число оборотов n = 1000v/3,14.De = 1000.40 / 3,14.120=105об/мин;

  -подача на 1 зуб sz = 0,05мм/зуб;

  -подача на 1 оборот обкаточного резца so = sz.z = 0,05.12 = 0,6мм/об

  -подача в минуту sм = sz.z.n = 0,6.105 = 63мм/мин.

  



                                - 2 -

  Можно представить себе обкаточный резец как червячную фрезу с числом

заходов 12 и одним зубом в каждой рейке.  При  нарезании  8  шлицевого

вала заготовка  должна  вращаться  с  числом  оборотов nв = n.  z/zв =

=105.12/8 = 157,5 об/мин.

  Подача резца за 1 оборот стола s = sm/nст= 63/157 = 0,4мм/об.стола и

за это значение подачи настаивают шлицефрезерный станок.

  Машинное время нарезания шлицев вала определяется по формуле:

           L      lвр+l+lвых

   tмаш = ---- =  ---------- ,  где                       (1)

           sм         sм



    L - суммарная длина прохода;

    l - длина шлицевого участка вала;

    lвр - длина врезания инструмента;

    lвых - длина выхода инструмента.

    Длину врезания можно определить по формуле:  lвр =  Re  - (Re-h),

    где Re - наружный радиус резца, а h - высота шлица.

                      lвр= 60 -(60-4,5) = 22,8мм

    Длина выхода инструмента равна 1мм. Тогда суммарная длина прохода

  L = 22,8 + 150 + 1 = 173,8мм , а машинное время:

                      tмаш = 173,8/63 = 2,76 мин



  Рассчитаем теперь  время  нарезания  шлицев  однозаходной  червячной

фрезой. Режимы шлицефрезерования:

  - скорость резания v = 40м/мин;

  - число оборотов шпинделя фрезы n= 1000v/3,14Def = 1000.40/3,14.90=

  = 130об/мин;

  - подача при фрезеровании sf = 2мм/об стола

  - число оборотов вала (стола) nв = n/zв = 130/8 = 16,25об/мин

  - минутная подача фрез sм = sf.nв= 2.16,25= 32,5мм/мин

  Машинное время  шлицефрезерования  рассчитывается по той же формуле,

что и для шлицеточения, т.е.:

                              tмаш = L/sм = (lвр + l + lвых)/sм

  - длина врезания lвр =   Ref - (Ref - h) =   45 - (45 - 4,5) = 17,39

  - длина выхода фрезы =1мм

  Суммарная длина прохода L = 17,39 + 150 + 1 = 168,4мм

  Машинное время фрезерования вала:  tмаш = 168,4/32,5 = 5,2мин

  Таким образом производительность шлицеточения в 1,9 раза  выше,  чем

шлицефрезерование.





                                - 3 -

  Рассчитаем теперь приведенные к 1 мин расходы, связанные с работой

оборудования Cм' и инструментальные расходы Син'.

  Расходы, связанные   с   работой   оборудования,   См   состоят   из

амортизационных отчислений Сам', затрат на электроэнергию Cэ',зарплаты

оператора с накладными расходами:

                                См'= Сам' + Cэ' + Cз'             (2)

  Амортизационные отчисления зависят от начальной стоимости станка Сст

и нормативного срока его использования до списания Nис = 5 лет. Годовые

амортизационные отчисления равны:

                                  Сам = Сст/5 , руб               (3)

  Приведенные к 1 мин амортизационные отчисления равны при односменной

работе оборудования:

                        Сам' = Cам/2016.60 , руб

  Стоимость шлицефрезерного   станка   завода  "Комсомолец"  в  1990г.

составляла 24тыс.руб. (или 12тыс.$).  Приняв инфляцию за 15 лет равной

75% можно утверждать, что стоимость аналогичного станка в 2005г. равна

12.1,75= 21000$ или 21000.28,0=588000руб.

  Годовые амортизационные отчисления равны Сам = 588000/5=117600руб

  Приведенные к 1мин амортизационные отчисления равны:

                    Сам'= 117600/2016.60 =0,97руб

  На станке установлен  электродвигатель мощностью Nд=10кВт. Расходы на

электроэнергию в 1мин составят:

                               Сэ' = Nд.Сэч/60 ,                  (4)

  где Сэч - стоимость 1кВт для промышленных объектов = 4,5 руб.

                       Сэ'= 10.4,5/60 =0,75руб

  Зарплата оператора в 1 месяц  равна  8000руб,  а  накладные  расходы

составляют 400%.  Тогда  зарплата  с  накладными  расходами  в 1 месяц

составит 8000 + 32000  =  40000руб.  Минутная  зарплата  с  накладными

расходами составит: 40000/22.480= 3,79руб.

  Стоимость станкоминуты шлицефрезерного станка См  составит:

        См'= Сам' + Cэ' + Cз'= 0,97 + 0,75 + 3,79 = 5,51руб



  Инструментальные расходы  состоят  из  трех  составляющих:  покупной

(начальной) стоимости инструмента Сип, стоимости заточки инструмента с

его переборкой  и настройкой (если необходимо) Сиз,  стоимости простоя

станк, связанного со сменой затупившегося инструмента:

                  Си' = Cип' + Cиз' + Сис'.                        (5)

  Покупная стоимость червячной шлицевой фрезы диам.90 и  длиной  80  в

2005г. на МИЗ"е 2800руб.





                                - 4 -

  Покупная стоимость обкаточного резца  в  1990г.  на  опытном  заводе

ВНИИинструмента составляла 350руб.или 175$.  С учетом инфляции доллара

США 5%  в год,  можно считать, что в 2005г. она стала 175.1,75=306,25$

или 8575 руб.

  Один период   стойкости  червячной  фрезы  равен  60мин.  Количество

возможных переточек  равно  7.  Суммарное число периодов стойкости ncт

червячной фрезы  равно  7+1 = 8.  Суммарная  стойкость  фрезы составит

Тс = 60мин.8 = 480 мин.

  Приведенная к 1мин покупная стоимость червячной фрезы составит:

                  Сип' = 2800руб / 480мин = 5,83руб

  Один период  стойкости  обкаточного  резца  равен 40мин.  Количество

переточек ножей 9.  Суммарное  число  периодов  стойкости  обкаточного

резца ncт = 9+1 =10. Суммарная стойкость обкаточного резца составит:

  Тс = 40мин.10 = 400мин.

  Приведенная к 1мин покупная стоимость обкаточного резца составит:

                  Сип' = 8575руб / 400мин = 21,44руб



  Рассмотрим стоимость переточки инструментов двух видов.

  Переточку червячно-шлицевой фрезы проводят по  передней  поверхности

зубьев,  выводя  износ  по  задним поверхностям.  Критерием затупления

червячной  фрезы  является  ее  износ  hз=1мм.  Заточку  проводят   на

специальном  полуавтомате  модели  3А662 шлифовальным кругом диаметром

250мм.  Длина прохода равна  160мм  для  полного  выхода  шлифкруга  и

осуществления  деления  от  зуба  к  зубу.  Скорость стола vcт=2м/мин,

подача врезания на двойной ход стола после шлифования всех  12  зубьев

равна sвр=0,02мм/дв.ход стола.

  Суммарный путь стола за один оборот фрезы: L'= 160.2.12=3840;

  Время одного цикла заточки на 1 обороте фрезы: tз'= L'/vст + 0,1.12 =

= 3840/2000 + 1,2 = 3,12мин (0,1мин время деления на 1 зуб).

  Машинное время  заточки  червячной фрезы tз = tз'.  1/0,02 + 1.3,12=

= 3,12.5+ +3,12=18,72мин (1.3,12 - время выхаживания).

  Штучное время заточки фрезы равно: tшт з = tмаш з + tвз  + tпз =

  = 18,72 + 9 + 20/3  =  34,4мин  (tпз  относим к 3 фрезам в партии).

На станке   установлено   2  электродвигателя  общей  мощностью  3кВт.

Стоимость электроэнергии в 1 мин составляет 4,5.3/60 = 0,23руб

Стоимость станка в 1990г. 12500руб или 6250$. Стоимость станка в 2005г

с учетом  инфляции  5%  в  год  составит  6250.1,75  =  10937,5$   или

х28=306250руб. Зарплата   заточника  составляет  9000руб  в  месяц,  а

зарплата с накладными процентами 400% составит 45000руб.

  



                                - 5 -

   Стоимость станкоминуты заточного полуавтомата равна:

  Сз ст'= Cам'+ Cзз'+Сэз'= [(306250/5)/2016]/480 +(45000/22)/480+0,23=

= 0,063 + 4,261 +0,23 = 4,55руб

  Стоимость переточки червячной шлицевой фрезы равна:

    Сз = Сз ст'х tшт з = 4,55руб х 34,4мин = 156,52руб

  Переточку фрезы проводят через 60мин ее работы, поэтому приведенная к

1 мин стоимость переточки фрезы равна:

      Сз' = Сз/Тф = 148,6руб/60мин = 2,48руб

  здесь Тф - стойкость фрезы в мин (равна 60мин).

   Рассчитаем теперь стоимость переточки обкаточного резца.

  Резец перетачивают  в  собранном  виде  по задней поверхности ножей.

После заточки  уменьшается  наружный   диаметр,   поэтому   необходимо

восстановить положение ножей в индикаторном приспособлении.

  Переточку ведут на универсально-заточном станке повышенной  точности

мод.3М642 (Nэд=1,5кВт).  Резец устанавливают в специальном делительном

приспособлении   ВНИИинструмента,   конструкция    которого    описана

В.К.Котельниковым [9].

  В 1990г  стоимость  станкоминуты  заточного  станка  по  справочнику

составляла  0,014руб  (без  учета  зарплаты  оператора).  Его покупная

стоимость была равна 2100руб с набором  приспособлений.  Эквивалентная

стоимость  станка в долларах США в 1990г.  составляла 1050$.  Принимая

инфляцию 5%  в год стоимость заточного станка в 2005г должна составить

1050х1,75 = 1837,5$ или 51450 руб.

  Стоимость делительного приспособления в 1990г завода МОИЗ составляла

3200руб.  Можно  считать,  что его стоимость в 2005г составит не менее

3200х10  =  32000руб.   Суммарная   стоимость   заточного   станка   и

приспособления составит 51450+32000=83450руб.

  Стоимость амортизационных    отчислений    в     1     мин     Сам'=

=[(83450/5)/2016]/480=0,017руб.

  Стоимость электроэнергии   в    1    мин    составит    (4,5руб    х

1,5кВт)/60=0,113руб.

  Зарплата шлифовщика  8  разряда,  который  необходим   на   операции

перешлифовки резцов по сложному профилю составляет 10000руб.  Зарплата

с накладными расходами  400%  равна  50000руб.  Заплата  с  накладными

расходами в 1 мин составит: 50000/22/480 = 4,735руб

  Приведенная стоимость 1мин универсально-заточного станка:

                Сз' = 0,017 + 0,113 + 4,735 = 4,865руб

  Цикл заточки обкаточного резца:

 - заправка круга накатным роликом 5мин;

 - установка и закрепление резца в приспособлении 3мин;

  



                                - 6 -

 - подача профильного круга на резец 0,01мм и шлифование 12 зубьев

   с делением вручную - 12мин

 - число режущих и выхаживающих проходов - 10

  Время измерения профиля на проекторе 5мин.

  Время регулирования диаметра обкатоного резца  по  индикатору  равно

1мин на зуб или 12 мин.

  Итого время  шлифования-заточки  на станке равно:  tз = 5+3+(12.10)=

=128мин. Стоимость шлифования-заточки  на  станке  Сз=4,865  х  128  =

= 622,72руб.

  К этой стоимости  надо  добавить  стоимость  измерения  и  стоимость

регулирования, которые вручную выполняет тот же оператор 8 разряда:

         Сизм = Сзп' х (tизм + tрег) = 4,735руб х 17мин = 80,5руб

  Суммарная стоимость одной переточки обкаточного резца составляет:

                       622,72 + 80,5 =703,22руб

  Переточку резца  проводят  через  40мин его работа на шлицефрезерном

станке. Поэтому  стоимость  переточки,  приведенно  к  1  мин   работы

инструмента составит: Сзр' = 703,22/40 = 17,5руб

  Время смены затупившегося инструмента на шлицефрезерном  станке  для

фрезы  и  обкаточного  резца  практически  одинаково  и равно примерно

10мин.  Смену инструмента производять при нормативном его  затуплении,

т.е. в конце периода стойкости.

  Нормативная стойкость шлицевой  фрезы  равна  60мин  и  после  такой

наработки   останавливают   станок   и   затрачивают  10мин  на  смену

затупившейся фрезы и установку  переточенной  с  контролем  биения  по

буртикам.  Продолжительность  смены  фрезы,  приведенная к 1мин работы

станка равна 10/60= = 0,17мин. Стоимость смены фрезы составит:

        Сис = Cм'. Cис' = 5,51руб.0,17мин = 0,94руб

 Приведенная к 1мин стоимость смены фрезы: Сис' =Сис/Тф = 0,94/60=0,016

  Обкаточный резец  работает  на  том  же  станке  и  его  нормативная

стойкость равна  40мин.  Продолжительность  смены  обкаточного  резца,

приведенная к  1мин  работы  станка  будет 10/40 = 0,25мин.  Стоимость

смены обкаточного резца на станке составляет:

       Сис = 5,51руб.0,25мин = 1,38руб.

 Приведенная к 1мин стоимость смены резца: Сис=Сис/Тф=1,38/40=0,035руб



  Приведенные к    1мин   суммарные   инструментальные   расходы   для

двух видов инструмента рассчитываем по формуле (5):

 Черв.фреза - Си' = Cип' + Cиз' + Сис'= 5,83 + 2,48 + 0,017 = 8,33руб.                          (5)

 Обкат.резец- Си'= 21,44 + 17,5 + 0,035 = 38,98руб

  



                                - 7 -

 Проссумируем теперь  стоимость  станкоминуты шлицефрезерного станка с

приведенными к 1мин инструментальными расходами:

  Для шлицефрерования Сф' = См' + Си' = 5,51 + 8,33 = 13,84 руб

  Для шлицеточения: Ст' = См' + Си' = 5,51 + 38,98 = 44,49 руб

  Таким образом минутные затраты при шлицеточении в 3,2 раза выше,  чем

при червячном шлицефрезеровании.

  Штучная себестоимость при зубофрезеровании составит:

       Сф'.tмаш = 13,84руб.5,2мин = 71,97руб

       Ст'.tмаш = 31,85руб. 2,76мин = 122,79руб

  ВЫВОД: Большие  в  4,7  раза  инструментальные  расходы  перекрывают

преимущества  почти  в  2  раза   более   высокой   производительности

шлицеточения  по  сравнению  со шлицефрезерованием.  Штучная стоимость

обработки  вала  оказывается  в  1,7  раза  выше  по   сравнению   со

шлицефрезерованием.

  При годовой   программе   выпуска   50тыс.   валов,    экономическая

эффективность от червячного фрезерования составит 2541000 руб.

  На основе  этого  анализа  темой  дипломного  проекта  было  выбрано

фрезерование шлицевого вала червячными шлицевыми фрезами.

  





                 График выполнения дипломного проекта

                  студента группы 10МИ-7 И.Н.ЕРШОВУ

----------------------------------------------------------------------

# этапов      Содержание работы               Трудоемкость,%%    Cрок

----------------------------------------------------------------------

  1       Методы формирования шлицев на валах:

          - сбор материалов и описание             2,5          30.01

  2       - разработка листа #1                    2,0           5.02

  3       Типы центрирования и профили шлицев

          валов, типы шлицевых фрез-лист #2        2,5          10.02

  4       Расчет ЧШФ для заданного вала вручную    1,5          12.02

  5       Расчеты ЧШФ для заданного вала на ПК     1,5          13.02

  6       Вычерчивание рабочего чертежа ЧШФ и

          оформление листа #3                      2,5          18.02

  7       Расчеты на ПК увеличения профиля ЧШФ

          и профиля накатного ролика               1,5          20.02

  8       Написание пояснительной записки по

          поз. 3-7                                 3,5          25.02

  9       Разработка листа #4: по поз.6 и 7

          (увеличение - А2, накатной ролик А3,

          затыловочный резец-А3)                   2,5          28.03

  10      Разработка приспособления для закреп-

          ления заготовки при фрезеровании не-

          полных витков - лист #4                  2,5           5.03

          Описание приспособления в записку        1,0

  11      Разработка всех операционных карт тех-

          процесса обработки ЧШФ                   18,0          30.03

  12      Расчеты режимов резания, основного и

          вспомогательного времени, подготови-

          тельно-заключительного времени. Описание

          техпроцесса в записку                     12,0          5.04

  13      Лист #5 Технологическая наладка пол-

          ной чистовой токарной обработки за-

          готовки ЧШК на станке с ЧПУ (оба уста-

          нова). Описание ее в записке              6,0           15.04

  13      Лист #6 Технологическая наладка фрезе-

          рования основного червяка. Описание ее

          в записке                                 3,0           18.03

  14      Лист #7 Технологическая наладка фрезе-

          рования стружечных канавок и ее описа-

          ние в записке                             3,0           21.03

 ---------------------------------------------------------------------





                                - 2 -             Продолжение:

----------------------------------------------------------------------

# этапов      Содержание работы               Трудоемкость,%%    Cрок

----------------------------------------------------------------------



  15      Лист #8 Технологическая наладка токар-

          ного затылования и описание ее в записку  3,5           25.03

  16      Лист #9 Технологичкая наладка шлифования

          отверстия и описание ее в записке         2,5           29.03

  17      Лист #10 Технологическая наладка заточки

          по передней поверхности и ее описание     3,0            5.04

  18      Лист #11 Технологическая наладка шлифо-

          вания профиля зубьев и ее описание        4,0           10.04

  20      Расчет потребного оборудования для

          выполнения заданной производственной

          программы                                  2,0          13.04

  21      Выбор моделей станков и вычерчивание

          их проекций "вид сверху" в выбранном

          масштабе                                   1,0          15.04

  22      Лист #12 Проект участка цеха               2,0          20.04

  23      Разработкая экономической части

          проекта: расчеты и графический

          материал на листе #13                      7,0           5.05

  24      Разработка части проекта по БЖД            3,0          10.05

  25      Разработка пояснительной записки

          и ее окончательная редакция                5,0          18.05

  26      Предварительная защита и получение

          всех виз, назначение рецензента            1,5          20.05

  27.     Отработка доклада                          0,5          23.05

  28.     Получение внешней рецензии

  29.     Защита проекта на ГАК                                   28.05

 ---------------------------------------------------------------------

      Руководитель

      проекта, к.т.н., доц.                     Д.И.Семенченко

   30 января 2005г.





        Задание на преддипломную практику на АО "МИЗ" студенту

                       группы 10МИ-7 И.Н.ЕРШОВУ

  Планируемая тема дипломного проекта:

  Участок цеха червячных фрез с разработкой конструкции  и  технологии

фрезы для прямобочного шлицевого вала.

  Место проведения практики - БПП цеха No.2.

  Выбрать в  БПП   цеха   (М.Е.Конторович)   ЧШФ   с   2   заменяющими

окружностями, которую будем, рассчитывать, проектировать,вычерчивать и

изучать,  а потом разрабатывать техпроцесс и оснастку,  их  описывать.

Последовательно изучить производство ЧШФ на МИЗ"е, а именно:

  1.Способы изготовления заготовок ЧШФ на МИЗ"е:

  - отрезка  заготовки  от  проката  б/р  стали Р6М5 (на каком станке,

каким инструментом,  погрешности  заготовки  по  размерам  и  дефектам

металла,  балл  карбидной неоднородности,  припуски на всю последующую

обработку, допуски на заготовку, расчет веса заготовки);

  - свободная  ковка (где,  на каком оборудовании,  нагрев под ковку и

температуры ковки,  отжиг заготовок после ковки,  контроль  твердости,

припуски на всю последующую обработку,  назначение размеров и допусков

на поковку, расчет веса металла для поковки).

  2.Операция предварительной   токарной  обработки.  Нарисовать  эскиз

обработки,  проставить  операционные  размеры  и   допуски   на   них,

применяемый  инструмент,  марку твердого сплава,  нарисовать геометрию

применяемых  резцов.  На  каком  станке  выполняется  операция,  число

оборотов  шпинделя  при  токарной  обработке и при сверлении,  подачи,

глубины резания. Рассчитать машинное время обработки.

  3.Операция чистовой токарной обработки.  Нарисовать эскиз операции с

установкой заготовки и инструмента на станке.  Желательно  рассмотреть

два варианта: вариант обработки на токарно-винторезном станке с ручным

управлением и вариант обработки на станке с ЧПУ.  Оба эскиза обработки

нарисовать    отдельно.    Рассмотреть    применяемый   инструмент   и

заэскизировать его.  Марки твердых сплавов.  Взять значения n,  s, t и

времени обработки для каждого перехода.

  Рассчитать операционные размеры  и  допуски  на  них.  Требования  к

шероховатости. Измерительный инструмент включая предельные калибры для

отверстия. Рассчитать калибры Р-ПР и Р-НЕ для него. Какие радиальное и

торцовое   биение   заготовки   после   чистовой  обработки  обработки

разрешается и как оно обеспечивается.

 4. Операция  протягивания  шпоночной  канавки  в отверстии:  на каком

станке,  модель,  размер (ширина,  длина, длина хода, регулирование v,

конкретно используемая v,  предельная сила протягивания).  Применяемый

  



                                - 2 -

адаптор для установки заготовки на станке. Сделать его чертеж со всеми

размерами и допусками).  Применяемые протяжки.  Сделать эскиз со всеми

размерами или взять чертеж.  Операционные размеры и  допуски.  Калибры

для  контроля  шпоночного  паза  по  ширине и положению.  Нарисовать и

рассчитать комплексный калибр  Р-ПР  и  Р-НЕ,  чтобы  можно  было  его

начертить в проекте.

 5. Операция  нарезания  профиля   ЧШФ:   на   каком   станке,   каким

инструментом.  Как  подбирается дисковая фреза для конкретного профиля

ЧШФ,  какие припуски по  толщине  зуба  и  глубине  впадины  при  этом

остаются. Модель червячно-фрезерного станка, его изготовитель, описать

общую компоновку.  Как настраивается станок на требуемый  осевой  шаг?

Настроить станок сменными зубчатыми колесами для своего варианта.

  Взять или самому  сделать  эскиз  дисковой  фрезы  для  фрезерования

профиля,  так  чтобы  потом  можно  было  сделать  ее рабочий чертеж в

проекте. Обратить внимание на z и геметрию зубьев, допуски на размеры,

шероховатость и т.д.

  Сделать подробный эскиз этой технологической операции, как это будет

в  проекте.  На какой оправке выполняется операция.  Сколько заготовок

фрезеруют одновременно?  Число  оборотов  шпинделя  при  конкретном  D

фрезы, минутная подача sm. Определить sz= sm/n.z. Определить время об-

работки одной заготовки.

  6. Операция фрезерования стружечных канавок: станок, приспособление,

настройка  станка  на  шаг  винтовой  линии канавок сменными зубчатыми

колесами.  Подобрать зубчатые колеса для  своего  случая.  Применяемые

дисковые   фрезы   для   этой   операции,   размеры,   геометрия.  Как

устанавливается дисковая фреза относительно заготовки на станке? Какие

операционные  размеры  задаются  на этой операции?  Допуск на окружной

шаг?  Радиальность  передней  поверхности?  Допуск  на  шаг   спирали?

Шероховатость обработанных поверхностей?  Рассчитать машинное время на

фрезерование всех канавок Вашей фрезы.

  7. Операция  снятия  неполных зубьев у обоих торцов фрезы.  На каком

станке?  Каким инструментом: тип,  диаметр, материал, как закреплен на

станке?  Как создаются относительные движения заготовки и инструмента?

Какие зубья снимают полностью,  а какие частично?  Как это  задать  на

операционном эскизе? Число оборотов фрезы? Нарисовать эскиз наладки со

всеми размерами и требованиями.

  8. Операция  токарного  затылования.  На  каком  станке  выполняется

(модель,  изготовитель,  техническая  характеристика,   кинематическая

схема,  эскиз  кулачка)?  Нарисовать  станок  вид  сверху  с основными

  



                                - 3 -

размерами  для  своего  плана.  Как  настраивают  станок   для   Вашей

заготовки? Какие гитары сменных зубчатых колес приходится настраивать,

с какой точностью? Рассчитать настройку станка для своего случая.

  Какие затыловочные   резцы  применяют  для  ЧШФ?  Их  конструкция  и

геометрия.  Какой  профиль  задается  на  операционном  эскизе  вместо

точного,  окончательного?  Какие припуски оставляются по толщине зуба?

Какая точность по tn разрешается?  Шаблоны для  измерения  профиля  на

этой операции. Нарисуйте шаблоны и резцы для Вашего случая.

  Режимы резания при токарном затыловании:  n для ЧШФ определенного D,

подача  на  глубину  в  начале  каждого  прохода;   сколько   проходов

необходимо  для затылования вершин зубьев,  затылования правой и левой

стороны зубьев,  прорезки дна.  Какая длина каждого прохода  с  учетом

перебега,  время  холостого  прохода  после режущего.  Суммарное время

затылования одной фрезы.

  Какие оправки используют для установки ЧШФ при токарном затыловании?

Нарисовать эскиз оправки со всеми размерами для возможности нарисовать

ее в проекте.

  Нарисовать эскиз  токарного  затылования  так,  как  это обязательно

будет  сделано  в  проекте.  На  нем  показать  операционные  размеры,

припуски,  допуски,  требования к точности и шероховатости, чем, что и

как контролировать.

  9. Слесарная операция:  снятие заусенцев,  предварительное клеймение

для т.о.

 10. Термическая обработка Вашей ЧШФ: где, в каких ваннах, применяемые

соли,  температуры  1-го,  2-го  и  окончательного  подогрева.   Время

нагрева, в чем и сколько раз производят отпуск? Какова должна быть HRC

и как она проверяется (на каких поверхностях?). Как очищают инструмент

от соли?  Какие дефекты т.о.  могут быть?  Какие методы т.о. б/р стали

еще возможны?

 11. Шлифование  посадочного отверстия:  на каком станке,  его модель,

изготовитель,  техническая характеристика.  Каким шлифовальным  кругом

(размеры, закрепление на шпинделе, правка,характеристика)? Применяемый

цанговый  патрон  для  закрепления   заготовки.   Точность   положения

заготовки   относительно  оси  шпинделя.  Взять  чертежи  патрона  или

заэскизировать его. Будет обязательно приведен в проекте.

  Режимы шлифования:  n  заготовки,  n  шлифкруга,  длина  хода  круга

относительно  детали,  подача  на  глубину  через  сколько   проходов?

Величина  этой  подачи?  Сколько проходов делают для снятия припуска и

выхаживания?  Как часто измеряют  отверстие  и  чем?  Сколько  времени

  



                                - 4 -

расходуется  на  шлифование  одного  отверстия?  Как  учитывают нагрев

заготовки при шлифовании?  Работу  ведут  всухую  или  с  охлаждением?

Требования   к  точности  отверстия?  Его  шероховатости?  Возможности

разбивки?  Как можно повысить точность  выполнения  отверстия?  Расчет

предельных калибров для контроля отверстия.  Возможность использования

пневматического контроля для самостоятельной проработки.

  Сделать эскиз   внутришлифовального   станка  вид  сверху  со  всеми

размерами для плана цеха.

  12. Шлифование  торцов  ЧШФ:  на  каком станке,  каким методом,  как

закрепляется  и  базируется  ЧШФ?  Диаметр   и   ширина   круга,   как

заправляется,  его характеристика.  Режимы резания:  n круга, n фрезы,

подача, наличие выхаживающих проходов. Сделать эскиз операции со всеми

размерами и требованиями, как в проекте.

  Каким другим  способом  можно  шлифовать  торцы?  Сравнить точность,

шероховатость,  время обработки этих двух  способов  для  того,  чтобы

выбрать в проекте.

  13. Заточка  ЧШФ  по  передним поверхностям зубьев.  На каком станке

(его  модель,  изготовитель,  размеры  в  плане  и   контур,   формулы

настройки). Как настраивают станок на z, Т? Подберите сменные зубчатые

колеса для своей фрезы.

  Каким шлифкругом выполняется операция:  форма,  диаметр, ширина, как

закреплен   на  станке?  Характеристика  круга.  Как  установлен  круг

относительно  детали,  какой   стороной   круга   затачивают  переднюю

поверхность?  Режимы  заточки:  n  круга,  v стола,  длина хода стола,

величина подачи на двойной ход стола после 1  полного  оборота  фрезы?

Число  выхаживающих проходов.  Время на заточку 1 фрезы.  Сколько штук

фрез можно затачивать одновременно на 1 оправке?

  Эта операция  будет  обязательно  нарисована  в   проекте,   поэтому

подробно  выполните  эскиз  операции  и покажите выполняемые размеры и

требования. Возможно потребуется 2 проекции!

  На каких  приборах измеряют погрешность окружного шага канавок tокр,

погрешность  шага  спирали  Т,  отклонения  от  радиальности  передней

поверхности?  Зарисуйте  эскизы  этих проверок.  Каковы допуски на эти

параметры в Вашем случае?

 14.Шлифование-затылование профиля   зубьев  фрезы:  на  каком  станке

выполняют  шлифование  профиля   ЧШФ   (фирма,   модель,   техническая

характеристика, контур станка в плане и размеры, кинематическая схема,

формулы настройки).  Как настраивают этот станок на осевой шаг,  число

зубьев z,  шаг спирали Т, величину затылования k? Настройте станок для

Вашего случая.

  



                                - 5 -

  Приспособление на суппорте станка для привода шлифовального шпинделя

(фортунки) и приспособление  для  правки  шлифовального  круга.  Взять

чертежи или заэскизировать для своего проекта.

  Режимы шлифования профиля:  n ЧШФ,  n круга,  длина и время  осевого

перемещения  круга  относительно фрезы,  время обратного хода,  подача

круга на фрезу после двойного прохода,  время  шлифования  с  подачей,

время  выхаживания,  количество и время остановок на измерения,  общее

время обработки одной фрезы. Размеры круга и его характеристика.

  Шаблоны для  предварительного  контроля ЧШФ,  зарисуйте или получите

чертежи.

  Изучите и   опишите   правку  шлифкруга  с  помощью  приспособления,

установленного на станке.  Как устанавливают алмаз на  R,  R1,  Xo,Yo?

Какова  точность  такой  установки?  Какое  приспособление  позволдяет

править круг по копиру? Изучите как правят круг на станке фирмы REFORM

при  шлифовании  эвольвентно-шлицевых  протяжек.  Это  можно  взять  в

качестве самостоятельной разработки в своем проекте.

  Накатные ролики  для  правки  шлифовального круга,  используемые при

шлифовании ЧШФ.Их конструкция, материал, чертежи.

  15. Контроль   профиля  ЧШФ  на  проекторе:  модель  проектора,  его

изготовитель,  техническая характеристика,  эскиз контроля.  Под каким

увеличением  производят  контроль.  Как  и  с  какой  точность  чертят

увеличение  профиля?  Контрольные  точки  рассчитывают  на  ПК,   есть

программа.  Как  оценивают  отклонения  профиля  фрезы  от  увеличения

(цифровая индикация)?  С какой  точностью  можно  оценить  погрешности

профиля.

  16. Маркировка фрезы с помощью  пантографа  и  травления.  Зарисуйте

устройство,   дайте   его   техническую  характеристику.  Каким  лаком

покрывают поверхность? Какой кислотой травят?



  Руководитель проекта и практики на МИЗ"е

    к.т.н., доцент                          Д.И.Семенченко

    19 января 2005г.

                                             





                            Для В.И.Нешика



  Возможное название темы дипломного проекта А.В.Буйлова с использова-

нием переданного материала фирмы Хертель:

1) Разработка системы  твердосплавного  комбинированного  инструмента

для обработки отверстий, САПР и АСТПП для нее.

2) Участок цеха сборного инструмента с разработкой системы твердосплав-

ных зенкеров.



       На Ваше рассмотрение и решение



                                         Д.Семенченко

     24 января 2005г.



 





                                - 1 -

                 1. ПРЯМОБОЧНЫЕ ШЛИЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

   Зубчатые колеса,  шкивы, звездочки, ступицы колес, втулки крестовин

и другие   детали  часто  соединяются  с  валами  с  помощью  шлицевых

соединений как неподвижно,  так и подвижно.  Они обеспечивают передачу

значительных крутящих    моментов    и   взаимозаменяемость,   высокую

износостойкость.

  Размеры прямобочных   шлицевых   соединений   регламентированы  ГОСТ

1139-80,  а допуски на них даны в СТ СЭВ  187-75.  Детали  иностранных

машин  и  станков  выполнены по стандартам ASA,  BNA,  DIN,  UNI,  что

увеличиват номенклатуру шлицевых валов и  втулок  в  несколько  раз  и

требует  проектирования  и  изготовления  специального инструмента для

них.

  Имеется три серии стандартных соединений:  легкая, средняя и тяжелая

в диапазоне наружных диаметров от 14  до  125мм,  и  с  числом  зубьев

6,8,10,16 и  20.  Тяжелая  серия  отличается  больше  высотой шлицев и

меньшей их  толщиной.  На  рис.1  представлены  геометрия  и  основные

размеры шлицевых  втулок и валов,  численные значения которых даются в

таблицах ГОСТ 1139-80.





































  Фаски f и радиусы r играют важную роль, гарантируя соединение втулки

с валом.  Боковые стороны каждого зуба  должны  быть  параллельны  оси

симметрии зуба до пересечения с окружностью диаметра d.

  Имеется три вида центрирования втулки на валу шлицевого соединения:

  



                                - 2 -

  Исполнение А  -  по внутреннему диаметру d и по ширине шлицев b. Для

этого прямолинейные стороны шлица должны доходить  до  диаметра  d,  а

переходная кривая  может  доходить  до  диаметра d1,  образуя канавку.

Центрирование по d происходит только на участке шириной "а";

  Исполнение В  -  по  наружному  диаметру D и по ширине шлицев b.  По

внутреннему диаметру  d  в  соединении  втулки  с  валом  предусмотрен

большой зазор,  к котором должна разместиться переходная кривая r .  В

стандарте задан минимальный внутренний диаметр вала d1,  по которому и

рассчитывается червячная фреза.

  Исполнение С - только по ширине шлицев b, тогда как по диаметрам D и

d предусмотрен большой зазор. Такое соединение применяется в частности

для карданных валов  автомобилей,  которые  подвергаются  значительным

перемещениям в осевом и в радиальном направлениях.

  В ГОСТ"е указано,  что валы соединений тежелой  серии  исполнения  А

методом обкатки не изготовляются.

  Поля допусков шлицевых  валов,  предусмотренные  стандартом  даны  в

табл.1.

                                                Таблица 1

  --------------------------------------------------------------------

  Квалитет                  Основное отклонение

             d     e     f     g     h      js      k     m      n

  --------------------------------------------------------------------

     5                        g5            js5

     6                        g6    (h6)    js6                  n6

     7                   f7          h7     js7     k7

     8      d8    e8     f8          h8

     9     (d9)   e9     f9          h9

    10     d10                      (h10)

  --------------------------------------------------------------------

  Поля допусков втулок даны в табл.2

                                                   Таблица 2

  --------------------------------------------------------------------

  Квалитет                  Основное отклонение

               D          E         F         G        H        Js

  --------------------------------------------------------------------

     6                                                 H6

     7                                                 H7

     8                             F8                  H8

     9        D9                   F10                          Js10

  ---------------------------------------------------------------------





                                - 3 -

  Квалитеты точности  5,  6  и  7  по  b  могут быть обеспечены только

шлифованием, а не лезвийным инструментом.  Из указанных полей допусков

ГОСТ рекомендует ограниченное количество посадок.

  Поля допусков нецентрирующих диаметров указаны в табл.3:

                                                           Таблицы 3

  --------------------------------------------------------------------

   Нецентрирующий   Вид центрирования         Поле допуска

   диаметр                                 Вал             Втулка

  --------------------------------------------------------------------

       d             По D или по b          -               H11

       D             По d или b            a11              H12

  --------------------------------------------------------------------



                 2. СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ ШЛИЦЕВ НА ВАЛАХ

  Все применяемые   способы  образования   шлицев   на   валах   можно

классифицировать:

  * по виду обработки:

    - лезвийным режущим инструментом;

    - абразивным инструментом;

    - обработкой давлением.

  * по методу формообразования:

    - копированием;

    - обкаткой или огибанием.

  Все эти способы характеризуются своей областью применения, точностью

и производительностью.

  Наибольшую производительность  и  экономичность   имеют   продольное

накатывание роликовыми  головками  методом  копирования  и  поперечное

накатывание плоскими плашками методом обкатки (запатентован как  метод

Рото-Фло фирмой Мичиган Тул Ко.-США).  Первый способ имеет очень узкое

применение. Конструкция  инструмента  сложна  и  трудно   регулируема.

Обрабатываемая сталь должна обладать достаточной пластичностью.

  Метод Рото-Фло применяют для накатывания только эвольвентно-шлицевых

валов, в том числе и на Волжском автозаводе.

  Шлифование шлицевых  валов  применяют  почти  в  100%  случаев   для

обработки центрирующих  диаметров  после  термообработки,  а также для

шлифования сторон  шлицев  валов  исполнения  А.  Только   шлифованием

достигают точности  6  и 7 квалитетов на специальных шлицешлифовальных

станках.

  



                                - 4 -

  Обработка лезвийным    инструментом    методом   копирования   может

выполняться:

  - дисковыми   затылованными   фасонными   фрезами  с  индивидуальным

делением на 1 окружной шаг с помощью универсальных делительных головок;

  - двумя   дисковыми   фрезами  со  шлифованным  профилем  зубьев  на

шлицефрезерных полуавтоматах типа Карл Хурт.  Деление на окружной  шаг

осуществляет точный делительный механизм станка;

  - зубодолбежными головками для одновременного долбления всех  впадин

шлицевого вала.

  Дисковые фрезы для этих  способов  представлены  на  рис.2.  Профиль

зубьев фрез  точно соответствует впадине между шлицами.  Передний угол

=0 и  при  переточках  профиль  не   изменяется.   На   рис.2а   фреза

предназначена для центрирования А, а на рис.2б - для центрирования В.































            а)                                  б)



  Рис.2 Дисковые  фасонные  фрезы   для   нарезания   шлицевых   валов

                             копированием

  Способ одновременного  долбления  впадин  вала головками с фасонными

резцами,  запатентованный  фирмой  Мичиган  Тул  как  метод  Шир-Спид,

схематично показан  на  рис.3.  На  станке болтами закрепляется корпус

резцовой головки  1.  В  этом  корпусе  выполнены  точные   радиальные

прямоугольные пазы для установки в них фасонных долбежных резцов 2 (на

схеме покзан только один резец).  В  штосселе  станка  3  закрепляется

заготовка шлицевого  вала  (или зубчатого колеса).  Штоссель совершает

возвратно-поступательные перемещения  со  скоростью   V   относительно

долбежных резцов.





                                - 5 -

  Резец 2 имеет наклонный  хвостовик,  контактирующий  своей  наоужной

поверхностью с подающим конусом 4 станка,  а внутренней поверхностью -

с отводящим  конусом  5.  При  перемещении  конуса  4  от  кулачкового

механизма  резцы  перемещаются  радиально  к  центру  шлицевого  вала,

обеспечивая подачу на 1 двойной ход штосселя.  При  движении  штосселя

вверх  резцы немного отводятся от заготовки вала для уменьшения износа

резцов.  После достижения полной глубины впадин  все  резцы  отводятся

назад и обработанная деталь снимается со штосселя.

  Резцы в конце рабочего хода могут выходить  в  специально  сделанную

канавку или плавно выходить по кривой, что достигается соответствующим

участком на кулачке подачи станка.











































         Рис.3 Схема зубодолбления всех впадин шлицевого вала

  Способ одновременного       долбления       отличается       высокой

производительностью и  точностью  параметров  шлицев  по IT8,  которая

полностью зависит  от  точности  изготовления   инструмента.   Высокая

стоимость оборудования  и  инструмента  окупаются  только  в  условиях

массового производства  (например  автомобильного).  В  нашей   стране

применяется на ВАЗ"е.





                                - 6 -

  Метод нарезания шлицев обкаткой применяется в виде:

  * червячного шлицефрезерования;

  * долбления долбяками;

  * точения обкаточными резцами.

  Нарезание червячными    шлицевыми    фрезами    является    наиболее

универсальным  и  распространенным.  Его  используют  для  валов  всех

способов   центрирования   как   чистовой  или  как  получистовой  под

шлифование.  В первом случае достигается точность по ширине шлица b по

IT9-IT10,  а  во втором после шлифования достигается точность по IT7 и

IT6.  Фрезерование может  осуществляться  на  зубо-  и  шлицефрезерных

станках.

  На рис.4 показаны типы шлицев валов  и  соответствующие  им  профили

зубьев червячных фрез в нормальном сечении:





















































                                Рис.4

  



                                - 7 -

  Тип А - это наиболее простой профиль зубьев фрезы без "усиков", но с

наклонными прямолинейными  участками для снятия фасок  c  на  вершинах

шлицев. Он   применяется  для  валов  с  центрированием  по  наружному

диаметру de и  ширине  шлицев  b.  При  нарезании  шлицев  обкаткой  у

основания шлицев  получается  переходная  кривая высотой m,  и поэтому

внутренний диаметр di уменьшен на величину m.

  Тип В  -  это  профиль  зубьев  фрезы,  обеспечивающий  получение  у

основания шлицев сопряженного  радиуса,  начиная  от  диаметра  du  до

диаметра di. Это характерно для случая центрирования вала тяжелой серии

с центрированием только по ширине шлицев b.

  Тип С  -  это профиль фрезы с "усиками" и с прямолинейными участками

для снятия  фасок  с.  Применяется  в  случае  центрирования  вала  по

внутреннему диаметру  di  и ширине шлицев b.  По внутреннему диаметру di

фреза своими усиками прорезает канавки для размещения в них переходной

кривой. Червячная  фреза  при этом чистовая,  окончательно выполняющая

размер b.

  Тип D  -  модифицированный  профиль зуба червячной фрезы для валов с

центрированием по  внутреннему  диаметру  di  и  ширине  шлицев  b   с

припуском s на шлифование по этим параметрам и с протуберанцем у вершин

зубьев. Протуберанец обеспечивает поднутрение боковых сторон  шлица  у

его основания для выхода шлифовального круга.

  Тип Е - профиль зуба фрезы,  имеющий не только фасочные кромки, но и

боковые под углами 15град.  к оси симметрии. Такой профиль применяется

в случае,  когда вал после шлицевого участка  имеет  ступень  большего

диаметра db, которая будет зарезана фрезой при ее выходе.

  Тип F  -  форма   зубьев   червячной   шлицевой   фрезы   постоянной

установки, которая имеет радиусный участок вершин зубьев диаметром di,

срезающий переходные кривые у оснований шлицев. В зависимости от длины

рабочей части червячной фрезы таких участков может быть:  1,  2 или 3.

Перед нарезанием  шлицев  одна   из   впадин   между   зубьями   фрезы

устанавливается точно по оси нарезаемого вала.

  Шлицевыми долбяками можно нарезать только относительно короткие валы

или их  шлицевые цапфы,  причем долбяк должен иметь выход в достаточно

широкую канавку.  Это  ограничивает  применение  долбяков,   поскольку

преимуществ по  точности  нарезания  по сравнению со шлицевыми фрезами

они не имеют.

  ВНИИинструментом разработан  и  внедрен  на  ряде машиностроительных

заводов метод шлицеточения обкаточными резцами.  Инструмент и деталь в

процессе  нарезания работают с перекрещивающимися осями.  Используются

обычные  шлицефрезерные  станки.  Число   зубьев   обкаточного   резца

  



                                - 8 -

соответствует числу  заходов  червячной  фрезы  в каждой рейке которой

имеется только   один   зуб.   Производиельность   шлицеточения   выше

шлицефрезерования повышается  в  несколько раз,  так как увеличивается

частота вращения  стола  с  заготовкой.   Нагрузка   на   каждый   зуб

обкаточного резца выше, а качество обработанной поверхности ниже.

  На рис.5 показано относительное положение обкаточного резца и  вала:

а) обкаточный резец однорядный и зуб инструмента расположен по оси вала

б) обкаточный резец расположен со смещением зуба инструмента с оси вала











































   Рис.5 Положения обкаточного резца относительно нарезаемого вала

  Положение б)  позволяет  выполнить обкаточный резец двухрядным и тем

самым несколько разгрузить его зубья.

  На рис.6 показана конструкция сборного обкаточного резца, состоящего

из корпуса 1,  фасонных резцов с цилиндрическим корпусом 2, крепежными

винтами 3,  упирающимися  в  плоскую  лыску  корпуса.  Профиль  резцов

шлифуют фасонным   кругом   на    универсально-заточном    станке    с

использованием точного поворотного делительного приспособления.

  Расчет профиля  резцов  выполняется  в   системах   трех   координат

подвижной и неподвижной. Шлифовальный круг заправляют накатным роликом.

  



                                - 9 -

































  Рис.6 Конструкция сборного обкаточного резца для нарезания шлицевого

                                 вала

  Точность нарезанного шлицевого вала соответствует IT9 - IT10.

  На основании  выполненного обзора способов шлиценарезания был выбран

способ шлицефрезерования    червячными    фрезами,    как     наиболее

универсальный и распространенный.



      3. ПРОФИЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧЕРВЯЧНЫХ ШЛИЦЕВЫХ ФРЕЗ

  Проектирование червячно-шлицевых фрез состоит из двух частей:

  - расчета  координат  точек профиля зуба,  обеспечивающего получение

прямолинейных сторон шлица валика и  фасок  по  наружному  диаметру  с

заданной точностью. Это называют профилированием фрезы;

  - расчета всех остальных конструктивных и геометрических  параметров

фрезы с разработкой рабочего чертежа.

  Зацепление червячной фрезы с нарезаемым  шлицевым  валом  моделирует

зацепление  однозаходного  червяка с червячным колесом с числом зубьев

равным числу шлицев.  Оно является пространственным  и  для  упрощения

расчетов  заменяется  плоским  зацеплением криволинейной рейки фрезы с

прямолинейными зубьями вала [8],  [9],[10].  Значительно более сложная

методика   пространственного   профилирования  червячно-шлицевых  фрез

изложена С.И.Лашневым и М.И.Юликовым в [7] (стр.348-359).

  Отличающийся значительной  трудоемкостью   расчет   профиля   зубьев

червячной  фрезы  можно  выполнять  вручную  с  помощью калькулятора и

таблиц тригонометрических функций,  а также на персональном компьютере.

  



                                - 10 -

      Рассмотрим сначала первый способ расчета координат профиля

  Точность обработки  шлицевого  вала  требует  определения  координат

профиля фрезы до 0,001мм, поэтому расчет следует выполнять с точностью

до    шестого    знака    и    пользоваться    6-значными    таблицами

тригонометрических функций и перевода углов из градусов  в  радианы  и

обратно.

  Буквенно-цифровые значения допусков  на  размеры  вала  заменяют  их

чиленными значениями в мм.

  Для расчета  задан  шлицевый  вал  легкой  серии  8х46х50,   z=8   с

центрированием по наружному диаметру D и допусками :  D=50e8,  d1 min=

44,6+0,16 по IT10), b=9f9, фаски f=0,4+0,2.

  1) Определим численные значения допусков на размеры вала:

  D= 50e8: верхнее отклонение равно -0,05, нижнее отклонение -0,089мм.

  d min = 44,6 +0,16 мм.

  b= 9f9: верхнее отклонение равно -0,013мм, нижнее отклонение -0,049мм

  f=0,4+0,2мм.

  2) Расчетные размеры шлицевого вала учитывают допуски на них:

  Dр = Dmax - 0,25TD= (50-0,05) - 0,25.(0,089-0,05)=49,95-0,25.0,039=

  = 49,940

  dp = dmin + 0,25.Td = 44,6 + 0,25.0,16 = 44,64

  bp = bmin + 0,25.Tb = (9-0,049) + 0,25.0,036=8,960

  Диаметр окружности, проведенной через начало минимальных фасок:

  Df=Dp-2fmin=49,940-2.0,4=49,140; Радиус Rf=0,5.Df=0,5.49,140=24,570.

  Расчет профиля зубьев фрезы начинают с определения радиуса начальной

окружности шлицевого вала по формуле:

           _________________     ______________________

     Rно=   Rf - 0,75.bp /4   =   24,57 - 0,75.8,960 /4  =

        _________________________     ___________________

     =  603,6849 - 0,75.80,2816/4  =   603,6849 - 15,0528 = 24,261741

     Диаметр начальной окружности Dно=48,523483.

  Далее определяем угловой параметр шлица    :

     sin  = bp/Dно = 8,960/48,523483=0,18465286;    =10  38' 27"

     угол    в радианах      рад = 0,1857175517.

  Находим высоту профиля зуба фрезы h от начальной прямой  до  вершины

     h = Rно - dp/2 = 24,261741 - 44,640/2 =24,262-22,320= 1,942

  Определяем ординаты расчетных точек профиля зуба фрезы:

                         Точку 2 располагаем на расстоянии 0,4мм от

                         вершины зуба:  y2 = h - 0,4 = 1,942-0,4=1,542

                         Точку 1 располагаем на равном расстоянии между

                         точками 0  и 2,  т.е.  y1=y2/2=1,542/2=0,771.

  



                                - 11 -

  Через эти  три  точки  мы  в  дальнейшем  и  будем  проводить   дугу

заменяющей окружности.

  Находим углы обката    1 и    2, соответствующие координатам y1 и y2

профиля зуба ЧШФ:

       sin   1 = sin  /2 +    (sin  /2) + y1/Rно

    здесь sin  /2 = 0,18465286/2 = 0,09232643

         (sin  /2) = 0,008524170

          y1/Rно =0,771/24,261741 = 0,0317784

          y2/Rно -1,542/24,261741 = 0,0636669

                       ______________________

 sin  1= 0,09232643 +   0,008524170+0,0317784 = 0,09232643 + 0,2007550=

 =0,29308143;  угол   1 = 17 04'43" ;    1 радиан=0,2980780229.

  сos   1 = 0,9559060



 sin  2 = 0,09232643 +   0,07208102  = 0,3608055

 угол   1 = 21  08'58";      2 радиан = 0,3691273979; cos  2=0,9326355



  Рассчитываем координаты х1 и х2 точек профиля зуба ЧШФ по формуле:



  х1 = Rно[(  1 - ) - (sin  1 - sin  ).cos  1]=24,261741[(0,2480780229-

  -0,1857175517)-(0,29308143-0,18465286).0,9559060]=

  =24,261741[0,1123604712-0,10842857.0,9559060=24,261741.0,00871295057=

  =0,21139135;   х1  = 0б044686303.

  х2 = Rно[(  2-  ) - (sin  2 -sin  ).cos  2]=24,261741.[(0,3691273979-

-0,1857175517)-(0,3608055-0,18465286).0,9326355]=24,261741[0,183409846-

  =0,463973

  Рассчитываем координаты центра заменяющей окружности:



     yo = [(x2 +y2 ).x1 - (x1 +y1 ).x2] / 2(x1y2 - x2y1)



  x2  = 0,463973 = 0,215270945;   x1 = 0,211399135  = 0,044686303



  y2 = 1,542 = 2,377764 ;  y1 = 0,771  = 0,594441



  (x2 + y2).x1 = (0,215270945+2,377764).0,21139135=0,5481452



  (x1 + y2).x2 = (0,044686303+0,594441).0,463973=0,296537812

  2(x1y2 - x2y1) = 2(0,21139135.1,542-0,463973.0,771)=-0,06351545

  



                                - 12 -



  yo= (0,54814516-0,296537812)/-0,06351545 = - 3,961357;



 xo=(x1 - 2yo.y1 + y1 ) / 2x1=(0,044686303+2.3,961357.0,771+0,594441)/

    /2.0,21139135= (0,044686303+6,108412494+0,594441)/2.0,21139135=

    = 15,959829;

  Радиус дуги заменяющей окружности равен:

                                 __________

                            ro =  xo  + yo



     xo = 15,95982946 = 254,71615634    yo = -3,961357 =15,69234928

                ________________________    ____________

          ro =  254,71615634+15,69234928 =  270,40850562 = 16,444102



   Проверяем возможность использования рассчитанной дуги  заменяющей

окружности в качестве профиля зуба фрезы. Для этого следует определить

погрешности от замены теоретического профиля дугой окружности  в  двух

точках: 3 и 4, находящихся между точками 0 и 1, 1 и 2 соответсмтвенно.

  Точка 3 тогда будет иметь ординату y3 = y1/2 = 0,771/2=0,386,

  точка 4 - ординату y4 = y1 + 0,5.0,771 = 1,157.

   Определяем углы обката 3 и 4, соответствующие ординатам y3, y4:

                       __________________

  sin  3 = sin  /2 +   (sin  /2) + y3/Rно =

                 ______________________________

  =0,092322643 +  0,00852417+ (0,386/24,261741) =0,09232643+0,1563138=

  =0,2486402;    3 = 14  23'50";  cos  3 = 0,9685952;    3рад=0,2512789

                       __________________

  sin  4 = sin  /2 +   (sin  /2) + y4/Rно =

                 ______________________________

  =0,092322643 +  0,00852417+ (1,157/24,261741) =0,09232643+0,23709159=

  =0,32941802;   4 = 19 14'00";  cos  4=0,9441849;     4рад=0,33568503

   Определяем координаты х3 и х4 контрольных точек:

  х3 = Rно[(  3 - ) - (sin  3 - sin  ).cos  3] = 24,261741[(0,2512789-

     - 0,18571755) - (0,2486402-0,18465286).0,9685952]=

     = 24,261741[0,06556135 - 0,06398734.0,96885952] = 0,0869424



  х4 = Rно[(  4 - ) - (sin  4 - sin  ).cos  4] = 24,261741[(0,33568503-

     -0,18571755) - (0,32941802 - 0,18462286).0,9441849] = 0,3215671

  



                                - 12 -

   Рассчитываем расстояние F3 между точкой х3y3 и центром дуги ro:

       _________________     ________________________________________

  F3 = (x3-xo) + (y3-yo) =   (0,0869424-15,959829) +(0,386+3,961357) =

        ________________________

     =  251,948529 + 18,89951288 = 16,45746

   Погрешность от замены профиля дугой окружности в точке 3 равна:

       3 = F3 - ro = 16,45746 - 16,444102 = 0,01336 (что <2/3Tb =0,024)

  14) Рассчитываем расстояние F4 между точкой х4y4 и центром дуги ro:

       _________________     ________________________________________

  F4 = (x4-xo) + (y4-yo) =   (0,3215671-15,959829) + (1,157+3,961357) =

       ________________________

     =  244,5552352 + 26,197578 = 16,454568

  15) Погрешность от замены профиля дугой окружности в точке 4 равна:

      4 = F4 - ro = 16,454568 - 16,444102 = 0,010466 (что <2/3Tb =0,024)



       Далее рассчитываем остальные параметры шлицевой фрезы



  1) Шаг нарезки фрезы в нормальном к виткам сечении:

     tn = 3,141592.Dно/z = 3,141592.48,523483/8=19,055123

  2) Толщина зубьев в нормальном сечении по начальной прямой:

     sn = tn - bp = 19,055123 - 8,960 = 10,095

  3) Габаритные размеры фрезы выбираем по ГОСТ 8027-86:

    - наружный диаметр De =90

    - общая длина L = 80

    - диаметр посадочного отверстия do = 32 H5

    - диаметр буртиков dб =50

    - ширина буртиков lб =5

    - число зубьев (реек) zф =12

  4) Величина  падения  затылка  зуба фрезы рассчитывается из условия,

     что задний угол по вершине зуба   в = 10-11град.:

     k = (3,14159.De/zф).tg  в = (3,14159.90/12).0,176327=4,15

     берем ближайшую величину падения кулачка станка из набора k=4,5

     Для возможности  шлифования  профиля зубьев фрезы предусматриваем

     второе падения затылка, равное 1,3k:

     k1 = 1,3.4,5 = 6,0

  5) Определяем расчетный диаметр фрезы по формуле:

     Dд = De - 2h - 0,3k = 90 -2.1,942-0,3.4,5=84,766

  



                                - 13 -

  6) Рассчитываем угол подъема винтовой линии нарезки фрезы:

     sin  = tn/3,141592.De= 19,055123/3,141592.84,766=0,07155505

          = 4 06'10"

     cos   =0,9974373         ctg   = 13,94124

  7) Шаг нарезки фрезы по оси равен:

     to = tn/cos   = 19,055123/0,9974373=19,104081

  8) Прoекция нормального шага на осевую плоскость:

     tпр= tn.cos   = 19,055123.0,9974373= 19,006290

  9) Проекция нормальной толщины зуба по начальной  прямой  на  осевую

     плоскость:

     sпр =sn.cos   = 10,095.0,9974373=10,069129

  10) Шаг винтовых стружечных канавок:

      Т=3,141592.De.ctg   = 3,141592.84,766.13,94124=3712,5



  На листе  N3  показан  рабочий чертеж рассчитанной червячно-шлицевой

фрезы. Он выполнен в масштабе 1:1. Профиль фрезы в нормальном сенчении

сделан  в  увеличенном  до  10:1  масштабе.  Для контроля правильности

изготовления фрезы могут нарезать контрольные кольца,  измерямые затем

на  инструментальном микроскопе,  поэтому на чертеже приведены размеры

сечения вала со всеми допусками.

  На поле чертежа сделаны пояснения, дополняющие параметры инструмента

на поле чертежа.

  По ГОСТ  8027-86  передний  угол  шлицевых  фрез равен 0 ,  а задний

=8-12.  ЧШФ изготовляют из  быстрорежущих  сталей  по  ГОСТ  19265-73,

причем  для марки Р6М5 твердость после закалки и отпуска HRCэ=63...66,

а для фрез из быстрорежущих сталей с содержанием ванадия  более  3%  и

кобальта 5% и более на 1-2 HRCэ более.

  Шероховатость поверхностей фрезы должна быть следующей:

  -отверстия Ra=0,32 или 0,63мкм

  -передняя поверхность фрез классов А и В - Ra=0,63мкм

  -задние поверхности зубьев: кл.А Ra=0,32...0,63мкм, а кл.В 0,63мкм

  -диаметр буртиков HRCэ=0,32...0,63мкм

  -торцовые поверхности буртиков HRCэ=0,63мкм.



     РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРВЯЧНО-ШЛИЦЕВЫХ ФРЕЗ НА КОМПЬЮТЕРЕ

  Для расчета используется управляющая  программа  ex1.exe  из  пакета

файлов PROF по профилированию зуборезного инструмента, входящего САПР,

разработанную на Московском инструментальном заводе "МИЗ" [11].

 Для ввода в ПК делают преварительные расчеты, совпадающие с описанными

выше, а именно:





                                - 14 -

  * определяют расчетные размеры шлицевого вала;

  * рассчитывают диаметр начальной окружности;

  * устанавливают высоты расчетных точек профиля зуба фрезы.

  Повторим эти  расчеты  и  введем  условные  обозначения  параметров,

которые используются для ввода их в компьютер.

  1) Определение расчетных размеров обрабатываемого шлицевого вала:

  - расчетный наружный диаметр DR = Dmax - 0,25.TD;

  - расчетный внутренний диаметр DiR = Dimax - 0,5TDi.

  Фактически расчет профиля зуба шлицевой фрезы всегда ведут,  беря за

внутренний  диаметр  шлицевого  вала   разрешаемую   по   ГОСТ"у   его

минимальную величину  D'i,  которая учитывает неизбежную при нарезании

вала червячной   фрезой   значительную   переходную    кривую.    Если

центрирование шлицевого    соединения   осущестляется   по   наружному

диаметру, под внутренним диаметром  вала  понимается  его  минимальное

значение, т.е.   DiR  =  D'iR.  Наибольший  внутренний  диаметр  тогда

определяют:  Dimax = D'i + IT11,

а  расчетный  внутренний  диаметр: Di'R= D'i + 0,5.IT11.

  Если центрирование соединения  производится  по внутреннему диаметру

Di, то DiR = Dimax - 0,5TDi. Его используют  только  для   определения

высоты усика зуба фрезы: HU= 0,5(DiR - Di'R).

  - расчетная ширина шлица BR = Bmin + 0,25TB.

  В программе  расчета  число шлицев обозначается N и записывается как

N=6.000 или N=8.000.

  Расчетная фаска FR = Fmin + 0,5TF.

  Радиус окружности, проведенной через расчетные фаски RF=0,5Dmax- FR.

  Диаметр DF = 2RF.

  Радиус окружности,  проведенной  через   минимальные  фаски  RFmin=

=0,5Dmax-Fmin. Диаметр DFmin = 2RFmin.

 2) Расчет диаметра начальной окружности шлицевого вала DHO:



       DHO = 2   RF = 0,75 BR /4

  Полученный результат округляем до 3 или 4 знака после запятой.

  3) Расчет высот расчетных точек профиля зуба фрезы:

  - высота зуба от вершины до начальной прямой:

                    H = 0,5(DHO - Di'R);

  - высота первой расчетноq точки:

                    H1 = H - 0,4;

  - высота третьей расчетной точки:

                    Н3 = 0,4;

  



                                - 15 -

  - высота четвертой расчетной точки Н4 = 0;

  - высота пятой расчетной точки Н5 = HU = 0,5( DiR - Di'R).

  В компьютер   необходимо  ввести  следующие  параметры  в  указанном

порядке, отделяя целую часть числа от дробной точкой:

  A1 = DHO  например 48.4844

  А2 = BR     - " -   7.9435

  A3 = N      - " -   8.0000

  A4 = H      - " -   4.4522

  A5 = H1     - " -   4.0522

  A6 = H3     - " -   0.4000

  A7 = H4     - " -   0.0000

  A8 = H5     - " -   1.2037  для фрез без усиков Н5 = 0.0000

  A9 = DF     - " -   48.970

  A10=DFmin   - " -   48.970 (повторяют величину DF, в противном случае

                              программу компьютер не выполняет!)

  A11 = Dmin  - " -   49.710

  A12 = Bmin  - " -    7.929

  A13 = F1    - " -    0.000 (если замену теоретической кривой следует

                              делать дугами   двух   окружностей.  При

                              замене дугой одной окружности - 1.000)

    Эти данные   можно   вводить  отдельным  файлом,  открываемым  под

наименованием ex1.id,  который имеется в  директории  PROF.  Их  можно

вводить последовательно и непосредственно.

  Для выполнения расчета включаем компьютер,  соединенный с включенным

принтером. На  панели Нортон Командер (в оболочке MS DOS) находим файл

ex1.exe и наступаем на него +ENTER.  В диалоговом режиме  отвечаем  на

вопросы программы расчета:

  -номер чертежа (печатаем размер вала, например 8f10x42h7x50c11 z8);

  -номер заказа (печатаем номер задания и номер группы);

  -форма введения  исходных  данных  (отдельным файлом или заполнением

последовательно каждого их 13 исходных вручную).

  После подтвердения правильности введения исходных данных  и  команды

ENTER, компьютер   автоматически   выдает   результаты  расчета.  Если

результаты списываются с монитора  вручную,  то  после  команды  ENTER

следует нажать  кнопку  Pause.  В  этом  случае резульаты списываем по

частям.





    Использованная литература:

  1. ГОСТ   1139-80   -   Соединения  шлицевые  прямобочные.  Размеры.

М.,Госстандарт СССР, 1980.

  2. СТ   СЭВ  187-75  -  Соединения  шлицевые  прямобочные.  Допуски.

М.,Госстандарт СССР, 1977.

  3. Е.Г.Глухарев,   Н.И.Зубарев  -  Зубчатые  соединения.  Справочное

пособие.,  Л.,"Машиностроение" Лен.отделение, 1976

  4. Samputensili  - Зуборезные инструменты.  Каталог фирмы.  Болонья,

Италия, 1990 (англ.).

  5.Elli, Zerboni & Co. -Frese e creatori- Catalogo N.962 F - Torino

  6. В.В.Кошлакова - Профилирование обкаточных  резцов,  расположенных

со смещением  при нарезании зубчатых (шлицевых) валов - Сборник трудов

ВНИИинструмента., М., ОНТИ-ВНИИ, 1976.

  7. С.И.Лашнев и М.И.Юликов - Расчет и конструирование металлорежущих

инструментов с применением ЭВМ., М., "Машиностроение", 1975

  8. В.Ф.Романов-Расчеты  зуборезных инструментов,  М.:Машиностроение,

1969 стр.208-233

  9. Г.Н.Сахаров,   О.Б.Арбузов,   Ю.Л.Боровой,   В.А.Гречишников    и

др.-Металлорежущие    инструменты.    Учебник    для    ВУЗ"ов.    М.:

Машиностроение,1989 стр.254-266

  10. И.И.Семенченко,   В.М.Матюшин,    Г.Н.Сахаров  -  Проектирование

металлорежущих инструментов, М.:Машиностроение, 1963

  11. Д.И.Семенченко-Система автоматического проектирования зуборезного

инструмента. Часть 2,  Методические указания,  рукопись, кафедра АССИ,

1999

  12. В.К.Котельников - Приспособления для изготовления металлорежущего

инструмента - М.:"Машиностроение", 1977