Расчет и проектирование дискового долбяка и участка инструментального цеха (стр. 2 из 16)
Зубодолбление воспроизводит зацепление пары цилиндрически колес, одним из которых является инструмент - долбяк. Поэтому зубодолблением по методу обката могут быть обработаны любые детали, входящие в зацепление с сопряженным зубчатым колесом. Наряду с прямозубыми и косозубыми цилиндрическими колесами с внешними зубьями, которые могут обрабатываться также инструментом типа зубчатой рейки, к этим деталям относятся прямозубые и косозубые колеса с закрытыми венцами, а также зубчатые рейки с прямыми и косыми зубьями. Вследствие короткого пути перебега инструмента этот метод наиболее пригоден для изготовления зубчатых венцов, плотно прилегающих к буртику. При долблении инструмент и деталь образуют передачу с параллельными осями. Инструмент и деталь выполняют на зубодолбежном станке вращательное движение в соответствии с числом их зубьев. При этом долбяк выполняет движение возвратно-поступательное, необходимое для съема стружки (движение резания) в осевом направлении. Для изготовления косозубых колес долбяк за счет винтовых направляющих получает дополнительное движение. При обратном ходе (холостом) инструмент отводится от детали, чтобы избежать затирания зубьев. Инструмент представляет собой прямозубое или косозубое колесо, боковые поверхности которого затылованы в целях получения необходимого для резания заднего угла. Обкат осуществляется непрерывно при обкаточном долблении долбяком; специального движения деления не требуется. Соответствующим регулированием подачи при обкате может быть получена наиболее экономичная обработка сегментов зубьев. Несложная форма инструмента позволяет экономично производить нарезание зубьев любого специального профиля, например звездочек роликовых и зубчатых цепей, а также многоугольных (полигональных) профилей.
В зависимости от размера и назначения существуют следующие конструктивные разновидности долбяков:
1. Дисковые прямозубые, применяемые для нарезания прямозубых цилиндрических колес, главным образом наружного зацепления. Стандартные дисковые долбяки по ГОСТ 9323-79 делают с номинальным делительным диаметром
D0=80ч200 мм, модулем 1-12 мм (рис.1.1, а).
2. Чашечные, применяемые для нарезания наружных блочных колес в упор и для изготовления внутренних колес средних модулей. Стандартные долбяки этого вида имеют номинальный диаметр 50ч125 мм и модуль 1-9 мм. Они отличаются от дисковых более глубокой выточкой для размещения крепежной гайки (рис.1.1, б). При обработке блочных шестерен в ряде случаев гайка не должна выступать за плоскость, проходящую через вершинные режущие кромки. Чашечные долбяки с внутренними зубьями применяются в том случае, если форма детали не допускает зацепления с долбяками, имеющими внешние зубья.
Рисунок 1.1 - Типы зуборезных долбяков
3. Концевые, или хвостовые, долбяки (рис.1.1, в), применяемые для нарезания колес внутреннего зацепления, имеют D0=25; 38 мм, m=1ч4 мм.
На рисунке 1.1, г и д показан дисковый долбяк для нарезания косозубых и шевронных колес. Косозубые долбяки для косозубых колес делают номинальным диаметром до 200 мм и для шевронных колес до 360 мм.
Также всё большее применение находят сборные долбяки. Крепление режущей части к корпусу осуществляется следующими способами:
1. На базовую поверхность корпуса 1 устанавливается зубчатый венец 2 режущей части (рис.1.2). После взаимного расположения зубьев корпуса и венца в приспособлении гайкой 4 посредством шайбы 3 венец прижимается режущей частью к корпусу с усилием, предотвращающим взаимный проворот корпуса и венца.
Зубчатый венец может быть разделен на отдельные зубья 5. В этом случае при расположении на базовой поверхности корпуса зубья разделяются сухарями 6, имеющими скосы на разделительных поверхностях, что обеспечивает надежную фиксацию зубьев в корпусе при зажатии гайки.
С целью уменьшения высоты долбяка конструкции корпуса, зубьев и гайки могут быть видоизменены следующим образом. Сопряженные базовые поверхности корпуса 8 и зубьев 7 выполняются уступчатой формы. При зажатии гайки 9, прижимная наружная поверхность которой выполнена конической, обеспечивается надежная фиксация зубьев с сухарями в корпусе.
При такой конструкции сборного долбяка значительно уменьшается число крепежных деталей, появляется возможность высокоэффективной обработки высокотвердых материалов.
Рисунок 1.2 - Крепление зубчатого венца и отдельных зубьев сборного зуборезного долбяка
2. Характерной особенностью другого сборного долбяка является наличие выточки в корпусе, в которой закрепляют зубья винтами, расположенными во впадинах (рис.1.3).
В корпусе выполняется прямоугольная выточка, наклоненная под передним углом к торцовой поверхности долбяка. В ней размещают зубья долбяка, допуски на сопрягаемые поверхности которых определяются угловой размерной цепью. Зубья по впадине закрепляют винтами. Особая форма паза и возможность закрепления винтами обеспечивают надежное соединение зубьев и корпуса.
Использование предлагаемого сборного долбяка обеспечивает высокую точность технологического изготовления, значительно упрощает конструкцию за счет меньшего количества несложных комплектующих элементов. Оснащение конструкции комплектами сменных зубьев позволяет повысить эффективность использования, оперативно осуществлять замену вышедших из строя зубьев.
Рисунок 1.3 - Сборный долбяк с креплением режущих элементов по впадине
3. Простота и надежность закрепления режущих зубьев в корпусе долбяка обеспечивается конструкцией, показанной на рис.1.4 В корпусе 1 зуборезного сборного долбяка сделаны клиновидные пазы 2, в которые устанавливаются режущие зубья 4, выполненные наклонными относительно оси вращения инструмента и относительно направления основной составляющей силы резания. Собственно закрепление и фиксация режущих зубьев в корпусе осуществляется посредством стопорного кольца 3 со стороны заднего торца. Со стороны переднего торца режущие зубья поджимаются гайкой 5 с коническим торцом. Гайка служит для создания необходимого минимального натяга и выборки зазоров. В предложенной схеме закрепление режущих зубьев происходит в результате выполнения клиновидных пазов наклонными. Вследствие этого основная (большая) составляющая от силы резания воспринимается жестким корпусом, причем имеет место уменьшение удельных нагрузок, так как увеличивается опорная поверхность контакта зуба и корпуса. Другая составляющая воспринимается стопорным кольцом, охватывающим зубья таким образом, что кольцо как бы работает на разжим.
Рисунок 1.4 - Крепление режущих элементов сборного долбяка на венце
Существует ряд других направлений совершенствования конструкций зуборезных долбяков, оборудования для их использования и повышения производительности процессов зубодолбления.
Новым шагом в создании более рациональных конструкций долбяков является совместное их проектирование с обрабатываемыми зубчатыми изделиями, а также с учетом особенностей формообразования того или иного типа изделия. Широкие возможности здесь имеются для использования ЭВМ.
Предлагаются расчеты боковой и вершинной режущих кромок долбяков с переходными фасками, переменной по высоте зуба величины, что обеспечивает существенное повышение стойкости долбяков и долговечности обработанных ими колес вследствие повышения их прочности.
Установлено, что существенное повышение стойкости и производительности процесса обеспечивает оснащение долбяков твердым сплавом и выбор соответствующих ему режимов эксплуатации. Твердосплавные долбяки бывают цельными (рис.1.5, б). Их параметры не отличаются от стандартных за исключением упрочняющей фаски на вершине. Разработаны также сборно-паянные долбяки (рис.1.5, а), рабочая часть которых твердосплавная, опорная - из стали 45. Применение такого инструмента обеспечивает сокращение инструментального материала в два раза при невысокой трудоемкости изготовления. Для твердосплавных долбяков, как и для твердосплавных червячных фрез, может быть реализован принцип многократного использования (рис.1.5, в и г). Сборные долбяки выполняются из отдельных зубьев, либо из отдельных секторов. Передний угол может выбираться отрицательным, что предотвращает выкрашивание зубьев при обработке высокотвердых изделий. Такие долбяки не имеют напряжений при пайке, но отличаются сложностью конструкции.
а - сборно-паянные; б - цельные; в - сборные со вставными зубьями;
г - сборные со сменными сегментами
Рисунок 1.5 - Твердосплавные зуборезные долбяки
Из рассмотренных конструкций зуборезных долбяков выбираем следующую конструкцию: долбяк дисковый прямозубый (цельный), т.к. процесс зубодолбления происходит с ударами. Цельная конструкция является более жёсткой, чем сборная. Также, цельный долбяк легче и дешевле изготовить, в то время как зубчатый венец сборного долбяка изготовит сложнее и стоимость его изготовления соответственно выше, чем цельного.
Долбяк, рассматриваемый в данном дипломном проекте (дисковый прямозубый), имеет следующие геометрические параметры: ddo=143,989±0,1; do=126; di=110,4; m=6. Число зубьев z=21. Класс точности В. Марка стали Р6М5. Посадочное отверстие выполнено в виде гладкого цилиндрического отверстия. Следовательно, данный долбяк устанавливается и закрепляется на станке при помощи шайбы и гайки.