Дипломная работа: Исследование и проектирование червячной фрезы с комбинированной передней поверхностью

Произведем расчет высоты неровностей, а также геометрических параметров подточки для червячной фрезы, аналогичной той, что применяют на ВАЗе в инструментальном производстве. Заданные условия:

z=63; x=0; h_a =1; c=0.25; a=20⁰ ; a_B =10⁰ ; m=2,5 мм.

Коэффициент ширины подточки:

Тогда ширина подточки:

l=l₁ *m=0.385*2,5=1,09 мм, примем 1,1 мм

Глубина подточки:

принимаем из рис.2.2 рекомендуемый передний угол g=18⁰ , тогда

а=1,1*tg18⁰ /(1,1+1.2*tg18⁰ )=0.25 мм

Высота неровностей:

b= a*tga_B *sina=0,25*tg10⁰ *sin20⁰ =0.015 мм

То есть максимальная величина неровностей на обработанной детали будет составлять 15 мкм. Во-первых, эти неровности будут на переходной кривой зуба, то есть на той части, которая непосредственно не участвует в зацеплении, а во-вторых, высота неровностей не будет превышает припуск, снимаемый на операции шеверования. Иначе говоря, переходные кривые зубьев, нарезанных стандартными фрезами и фрезами с комбинированной передней поверхностью, практически не различаются. Следовательно, влияние подточки на зубе фрезы на переходную кривую зуба колеса незначительно и вполне допустимо.

В работе [3] приведены графики зависимостей силы Р_Z от величины переднего угла. Из графиков следует, что при одинаковой толщине срезаемого слоя, сила Р_Z меньше, примерно, в 1,15 раза, при увеличении переднего угла с -15⁰ до -5,5⁰ . В нашем случае предполагается увеличение переднего угла на 14-18⁰ , и соответственно значительное уменьшение сил резания, а значит меньше температура в зоне резания, и как следствие повышение стойкости фрез с комбинированной передней поверхностью. Данные предположения подтверждены в некоторой литературе, рассмотренной ниже.

Для определения возможности повышения стойкости червячных модульных фрез в результате образования подточки в [4] авторами были проведены сравнительные испытания стандартных фрез и фрез с комбинированной передней поверхностью (m=3 и 5 мм). Каждой фрезой нарезали одинаковую партию колес из стали 45 (z=18 и 30) при встречной подаче s=0.8 и 2 мм/об. Характер износа в обоих случаях оказался одинаковым, т.е. наблюдался износ зубьев только по задней поверхности с максимальной величиной на радиусных участках. Износ зубьев неравномерен и у наиболее нагруженных зубьев стандартных фрез больше в 1,6-2,5 раза, чем у фрез с подточкой (меньшие значения относятся к фрезам с меньшим модулем и к меньшей подаче).

В качестве примера на рис.2.4 приведены графики износа стандартной фрезы и фрезы с подточкой (m=5мм) при нарезании колес с z=18 и s=2мм/об.

Возможное повышение стойкости фрез с комбинированной передней поверхностью определяли по относительному износу [4], в качестве которого было принято отношение максимального линейного износа к суммарной ширине колес, нарезанных до момента наступления этого износа. Задавшись величиной максимально допустимого износа и разделив ее на относительный износ, можно получить суммарную ширину колес, нарезанных за период стойкости, или, в конечном счете, сам период стойкости. Из сравнения периодов стойкости стандартных фрез и фрез с комбинированной передней поверхностью при одинаковых параметрах процесса зубофрезерования следует, что они обратно пропорциональны относительному износу этих фрез. Таким образом, по относительному износу можно судить об изменении стойкости.

Для сравнения стойкости фрез использовали относительный износ тех зубьев, у которых значение максимального износа заведомо находилось в допустимых пределах. Относительное увеличение стойкости фрез с подточкой по сравнению со стойкостью стандартных фрез составило 60-100%.

Форма и вид стружки, полученный при сравнительных испытаниях [4], свидетельствует об уменьшении работы резания и тепловыделения при нарезании колес фрезами с комбинированной передней поверхностью. Так, при работе стандартными фрезами стружка соломенного цвета (нагрев выше 300⁰ С) Г-образной и П-образной формы, а при работе фрезами с лункой стружка серого цвета (нагрев ниже 300⁰ С) простой формы, что обусловлено ее разделением и меньшей деформацией.

2.1 Расчет червячной фрезы

Согласно заданию на дипломный проект, выполним расчет червячной фрезы применительно к конкретным условиям обработки изделий номенклатуры АО «АвтоВАЗ».

По конструкции червячная фреза является цельной и изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5К5.

Проектный расчет фрезы.

Весь расчет производим по [1].

Определение размеров профиля:

1. Угол профиля:

a_и = a_д = 20⁰

где: a_д - угол профиля обрабатываемого изделия

2. Модуль: