Совершенствование технологического процесса изготовления фрез (стр. 2 из 20)
Рис 1 Модель корпуса фрезы (вид спереди)
Охлаждение после азотирования производят вместе с печью в потоке аммиака (до 200 С) во избежание окисления поверхности.
После азотирования окончательное шлифование и доводка изделия.
Рис 2 Модель корпуса фрезы (вид сзади)
В дипломном проекте я хочу усовершенствовать технологический процесс изготовления корпуса фрезы.
На базе поворотной головки для сверления отверстий спроектирую поворотную головку, которая будет применяться для нарезания резьбы метчиком, это позволит исключить слесарную операцию, на которой резьба нарезается в ручную, оснащу головку устройством типа трещотка, для того чтобы при нарезании резьбы не произошло её срезание, и механизмом осевого компенсатора который компенсирует движение шпинделя для того чтобы не испортить резьбу.
Модернизирую стол, на котором крепится заготовка, это позволит исключить фрезерную операцию, на которой сверлят и растачивают технологические отверстия для крепления заготовки, все эти операции будут происходить на одном оборудовании.
Спроектирую планшайбу для круглошлифовальной операции взамен старой. К старой планшайбе заготовка крепилась через втулки внутри которых проходили шпильки и крепили заготовку к планшайбе. В проекте я предлагаю крепить фрезу не на втулки, а на саму планшайбу для этого необходимо поменять её конструкцию. Данная конструкция планшайбы обеспечит большую жесткость по сравнению со старой конструкцией, а значит и шлифованная поверхность заготовки будет более качественной.
Место крепления фрезы к станку буду упрочнять, нанося на него защитное покрытие.
Вот основные направления, по которым я хочу построить свой дипломный проект.
2. Изменение технологического процесса
2.1 Проектирование поворотной головки
2.1.1 Описание поворотной головки
Необходимость проектирования поворотной головки нужна была, для того чтобы исключить одну слесарную операцию, на которой нарезают резьбу.
Для нарезании резьбы вручную использовали машинный метчик т.к. применять слесарные метчики в коротком глухом отверстии было невозможно. Но применение машинных метчиков при нарезании резьбы в ручную опасно тем, что он имеет малую заходную часть, по этому метчик может не сцентрироваться произойти перекос, что может привести к дефекту резьбы, к тому же для нарезания резьбы машинным метчиком нужны усилия больше чем при нарезании слесарными метчиками. Разработанная мною конструкция даёт возможность нарезания резьбы на фрезерном обрабатывающем центре MAHO 800. Я взял за основу поворотную головку предназначавшийся для сверления отверстий, пришлось значительно увеличить в диаметре шпиндель поворотной головки, чтобы туда можно было разместить конструктивные элементы, но в тоже время нельзя было увеличивать межосевое расстояние т.к. это бы привело к увеличению габаритных размеров головки. По этому пришлось поменять переднюю опору в связи с увеличением диаметра шпинделя, а вот посадочный диаметр зубчатого колеса остался прежним, а заднюю опору оставил без изменений. Головка имеет на шпинделе компенсатор типа трещотка, которая в случае заклинивании метчика будет проворачиваться, что не даст испортить резьбу и метчик. Плюс к этому есть еще у головки выдвижной шпиндель, который компенсирует движение подачи по оси как в одну сторону, так и другую, что практически полностью исключает заклинивание резьбы во время обработки.
Поворотная головка крепиться к шпинделю фрезерного станка за штревель, который шпиндель втягивает. А базируется головка по двум отверстиям, в которые входят конические фиксаторы, и по двум фиксатором которые входят в два отверстия шпинделя станка. Крутящий момент от шпинделя головка получает через оправку, в которой есть два паза, за которые головку вращает шпиндель. Оправка в головке сидит на двух радиально опорных подшипниках. От оправки крутящий момент передается водило, которое сидит на шестерне. Шестерня передает крутящий момент под углом 90 градусов на зубчатое колесо, которое сидит на шпинделе. Шпиндель имеет две опоры, в передней опоре стоит игольчатый подшипник ГОСТ 4657-82 обозначение 4024105, в задней два радиально упорных подшипника ГОСТ 831-75 обозначение 36202. Со шпинделя крутящий момент передается на водило через шлицевое соединение, а с водила на шарик, который передает вращение на корпус патрона с корпуса через квадратное отверстие на инструмент, а базируют инструмент прижимные шарики находящихся на втулке.
Принцип работы компенсирующих устройств.
Поворотная головка имеет компенсацию движений, как от крутящего момента, так и в осевом направлении.
Компенсация крутящего момента необходима на тот случай, когда заклинит метчик, так как крутящий момент, подаваемый со шпинделя достаточно большой по этому, если его не компенсировать метчик просто сорвет резьбу и возможно испортится инструмент. Для компенсации крутящего момента служит механизм типа трещотка.
Принцип работы трещотки.
Со шпинделя на водило передаётся крутящий момент, а с водила на шарик который находится в отверстии корпуса. Шарик прижимается к водилу и корпусу патрона втулкой, которая находится под действием набора тарельчатых пружин. Когда крутящий момент превышает допустимый, шарик вытесняет втулку и сам выходит из отверстия корпуса. Корпус останавливается, а водило с шариками обкатываются по нему до тех пор, пока крутящий момент не станет допустимым. Допустимый момент можно регулировать с помощью гайки, которая натягивает набор тарельчатых пружин. Но для нарезании резьбы недостаточно компенсировать один лишь крутящий момент ведь обрабатывающий центр еще и включает подачу, которую тоже необходимо компенсировать.
Принцип работы осевого компенсатора.
Если заклинил метчик и шпиндель продолжает подавать в лево тогда метчик будет жать на корпус патрона а корпус будет давить на гайку которая будет сжимать пружину по большему диаметру пока не закончится подача. Теперь рассмотрим тот случай, когда метчик заклинил на выходе, то есть застрял в отверстии. Шпиндель уходит в право метчик остается на месте через крепящие шарики корпус будет увлекаться за метчиком сжимая с другого конца корпуса пружину.
Рис 3 Модель поворотной головки
2.1.2 Расчет на прочность шпинделя
Расчет прочности шпинделя в опасном сечении.
Для расчета максимального крутящего момента нужно учитывать тот фактор, что при работе поворотной головки предназначенной для нарезания резьбы, в её конструкции предусмотрен компенсатор, типа трещотка, который при заклинивании инструмента, при определенном крутящем моменте, срабатывает трещотка. По этому будем считать, что крутящий момент будет возрастать до тех пор, рока не сработает трещотка.
(2,1)Мкр=Мтр=10 Н·м
Для конической передачи
Окружная сила
Рокр=2М/d=2·10/0.032=625Н (2,2)
Где М- крутящий момент, d- диаметр вала на который сажается зубчатое колесо.
Найдем осевую составляющую
Росев=Рокр·tgα·sinδ=625·tg20·sin33=123,8H(2,3)
Где Рокр- окружная сила, α- угол профиля, δ- угол спирали в середине зубчатого венца
Радиальная составляющая
Рr=Pокр·tgα·cosδ=625·tg20·cos33=190,7H(2,4)
Построим эпюры растяжений и крутящих моментов
Рис 2.1 Эпюра изгибающих моментов
Построим эпюры изгибающих моментов.
Так как в передней опоре стоит игольчатый подшипник, а в задней два радиально упорных, нужно считать что шпиндель (далее в расчетах будем называть его – балкой не равного сечения находящейся в заделке где запрещается прогиб в месте стояния подшипников т.е. с двух сторон. По этому система получается статически неопределимая 2-а раза.
Все расчеты буду делать в приложении MathCAD
Построим исходную систему
Рис 2.2 Эпюра изгибающих моментов
От исходной системы переходим к основной системе, откидываем одну опору и заменяем её силами. Построим эпюру изгибающих моментов, и эпюры моментов от ед. силы и ед. момента.
Рис 2.3 Эпюра изгибающих моментов
Составим систему уравнений
X1×d11+X3×d13+D1F=0 (2,5)
X1×d31+X3×d33+D3F=0
Где d11,d33,d13=d31 -перемещения найдем перемножая единичные эпюры друг на друга (все размеры в метрах).
(2,6)Где k - коэффициент учитывающий диаметры сечений вала, Пользуясь формулой Симпсона для нахождения d11,d33,d13=d31
Зная единичные перемещения от единичного вектора d11, еденичного вектора и единичного момента d13, единичного момента d33, единичноговектора и грузовой эпюры D1F, единичного момента и грузовой эпюры D3F найдем силы приложенные в точке где мы убрали опору для раскрытия статической неопределимости. Для этого подставим d11d13d33D3FD1F в систему уравнений (1)
X1×d11+X3×d13+D1F=0 (2,6)
X1×d31+X3×d33+D3F=0
