-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
1
Metodický postup konstrukce válcové frézy Tento postup slouží
studentům třetího ročníku studujících předmět KTO/PNO. Jsou
zde stanovena konstrukční pravidla, která by měli studenti
aplikovat při správné konstrukci válcové frézy.
Vlastní konstrukce válcové frézy Parametry potřebné pro
konstrukci frézy: průměr hlavové kružnice frézy: da = 100 mm průměr
patní kružnice frézy: df =80 mm šířka frézy: B = 60 mm počet zubů
frézy: z = 12 úhel čela: γo = 10° úhel hřbetu: αo = 7° úhel sklonu
ostří: λs = 30° šířka válcové plošky (fazeta): f = 0,15 mm šířka
zábřitu: a = 4 mm odlehčení: α = 15° průměr kružnice vepsané do
zubové mezery: dm = 9,8043 mm stoupání pro tvorbu helix: 544,139 mm
parametry drážky pro pero pro upínací průměr (viz. Strojnické
tabulky) průměr a šířka odlehčení frézy Nejprve vymodelujeme
vlastní tělo frézy. V roletovém menu vybereme Start –
Mechanical Design – Part Design. Myší vybereme jednu z
předdefinovaných rovin (XY) a aktivujeme funkci skicáře Sketch
Podle obrázku 1 vytvoříme v této rovině hlavovou kružnici. Skicář
ukončíme pomocí tlačítka Exit Workbench Nyní pomocí funkce Pad
kružnici vysuneme (parametry podle obrázku 2)
Obr. 1 Hlavová kružnice
Obr. 2 Vysunutí těla frézy
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
2
Obr. 3 Promítnutí kružnice
Obr. 4 Pomocné čáry
Dalším krokem je vytvoření profilu zubové mezery. Vytvoříme
náčrt na spodní ploše válce pomocí funkce Sketch Promítneme si
vnější kružnici válce pomocí funkce Project
3D Elements a přepneme si ji jako konstrukční prvek pomocí
funkce Construction/Standard Elements (obrázek 3) Nyní si skryjeme
vytažení válce. Klikneme na vytažený válec a stiskneme tlačítko
Hide/Show Tím máme v náčrtu pouze promítnutou hlavovou kružnici.
Vytvoříme si čáru ze středu k okraji kružnice pod úhlem 10° (úhel
čela). Z bodu, kde nám tato čára protne hlavovou kružnici,
vytvoříme svislou čáru směrem dolů. Tím máme zaručeno, že zub,
který budeme nyní kreslit, je ve svislé
poloze (obrázek 4). Všechny tyto čáry jsou konstrukční. Dalším
krokem je vytvoření fazety. Ta se vytvoří pomocí funkce Arc která
je skryta pod funkcí Circle Kruhový oblouk vytvoříme tak, že
nejprve zvolíme střed, poté krajní bod oblouku a uděláme ho
libovolně dlouhý (obrázek 5). Pro tvorbu oblouku musíme vypnout
funkci
Construction/Standard Elements Následuje tvorba dvou úseček dle
obrázku 6. Ty nám představují zábřit a odlehčení. Zábřit je pod
úhlem hřbetu a hodnotu odlehčení máme stanovenou v zadání. Rovnou
si uděláme i patní kružnici o průměru 80 mm. Ta bude na rozdíl od
dvou předcházejících čar pouze konstrukční (obrázek 6).
Obr. 5 Tvorba kruhového oblouku
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
3
Obr. 7 Tečná vazba
Teď si potřebujeme zakótovat vytvořené čáry. K tomu si
zkonstruujeme úsečku, která je tečná ke kruhovému oblouku (fazetě)
a prochází špičkou budoucího zubu. K tomu použijeme funkci
Constrains Defined in Dialog Box Zvolíme tedy vazbu Tangency (mezi
čárou a obloukem) a Coincidence (mezi čárou a špičkou zubu) –
obrázky 7 a 8.
Tuto vytvořenou čáru zvolíme jako konstrukční. Nyní k ní
zakótujeme úhly dvou vytvořených čar a ke svislé čáře zakótujeme
délku oblouku a zábřitu (obrázek 9). Teď si vytvoříme čelo dalšího
zubu. Jelikož má fréza 12 zubů, bude úhel mezi jednotlivými zuby
30°. Vytvoříme si tedy pomocnou čáru, s počátkem ve středu frézy a
koncem na hlavové kružnici. Tato čára bude
konstrukční. Z bodu, kde nám tato čára protne hlavovou kružnici,
si vytvoříme, pod úhlem 10°(úhel čela), libovolně dlouhou čáru (již
ne konstrukční) – obrázek 10.
Obr. 6 Tvorba zábřitu, odlehčení a patní kružnice
Obr. 8 Vazba Coincidence
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
4
Když máme toto vytvořeno, je třeba dodělat zubovou mezeru.
Vytvoříme obecný oblouk (obrázek 11). K tomu použijeme funkci Three
Point Arc Ta se skrývá, stejně jako kruhový oblouk, pod funkcí
Circle Nyní vytvoříme čáru, která nám spojí levý konec oblouku a
čáru, která nám symbolizuje odlehčení.
V tuto chvíli je třeba dodělat ještě vazby a rozměry tohoto
oblouku. Vazby vytvoříme pomocí funkce Constrains Defined in Dialog
Box Použijeme vazbu Tangency. Tato vazba bude mezi kruhovým
obloukem a patní kružnicí, dále mezi obloukem a čelem nového zubu a
také mezi obloukem a spojovací čárou, kterou jsme spojili oblouk s
odlehčením. Ještě uděláme vazbu Coincidence, která bude mezi čelem
zubu a pravým koncem oblouku. Zakótujeme průměr oblouku (dm), který
je 9,8043 mm. Také zakótujeme úhel spojovací čáry (např. 60°) – vše
je na obrázku 12.
Obr. 9 Zakótování fazety a dalších čar
Obr. 10 Tvorba čela dalšího zubu
Obr. 11 Oblouk třemi body
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
5
Posledním krokem pro dokončení zubové mezery je vytvoření vazby
mezi obloukem a čelem zubu. Koncový bod čáry, která představuje
čelo zubu, bude mít vazbu Coincidence s koncovým bodem kruhového
oblouku. Hotová zubová mezera je poté na obrázku 13. Nyní už zbývá
jen skicu uzavřít. Doděláme obecné čáry podobně jako na obrázku 14.
Skicu ukončíme stisknutím tlačítka Exit Workbench
V tuto chvíli je potřeba si vytvořit křivku, po které budeme
vytahovat zubovou mezeru. V roletovém menu vybereme Start – Shape –
Generative Shape Design Zde stiskneme tlačítko Helix , které je
skryto pod tlačítkem Spline Nadefinujeme parametry helixu podle
obrázku 15. Starting Point umístíme na počátek fazety.
Obr. 12 Dokončení zubové mezery
Obr. 13 Hotová zubová mezera
Obr. 14 Uzavření skici
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
6
V tuto chvíli se vrátíme zpět do Partu. V roletovém menu
vybereme Start – Mechanical Design – Part Design. Pravým tlačítkem
si ve stromě klikneme na vysunutí Pad.1 a stiskneme Hide/Show Tím
zviditelníme vysunutý objem válce. Při správné konstrukci dostaneme
stejný výsledek jako na obrázku 16.
Dalším krokem bude odebrání materiálu ve tvaru zubové mezery. K
tomu využijeme funkci Slot Funkci nadefinujeme podle obrázku 17.
Jako profil vybereme skicu zubové mezery a jako Center Curve
vybereme křivku vzniklou funkcí Helix. Profile control zvolíme
Pulling direction a vybereme pravým tlačítkem osu Z. Správná
konstrukce bude vypadat jako na obrázku 18. Tím máme z materiálu
odebránu jednu zubovou mezeru. Tuto funkci je teď nutné
rozkopírovat dokola. K tomu použijeme funkci Circular Pattern ,
která je skryta pod funkcí Rectangular Pattern
Obr. 15 Definice funkce Helix
Obr. 16 Válec s křivkou
Obr. 17 Definice funkce Slot
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
7
Definici funkce Circular Pattern provedeme podle obrázku 19.
Object ke kopírování bude Slot.1, počet prvků ke kopírování 12 a
úhel mezi nimi 30°. referenčním elementem bude osa Z. Toto byla
poslední operace při tvorbě zubů frézy. Nyní chybí dodělat upínací
otvor frézy a odlehčení.
Otevřeme si skicář pomocí funkce Sketch Skicu umístíme na čelní
plochu frézy, nakreslíme a okótujeme podle obrázku 20. Hodnoty pro
drážku pro pero vyhledáme ve strojnických tabulkách podle upínacího
průměru frézy.
Obr. 18 Správně provedená funkce Slot
Obr. 19 Definice funkce Circular Pattern
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
8
Dokončenou skicu ukončíme tlačítkem Exit Workbench Odebrání
materiálu provedeme pomocí funkce Pocket Její definici vidíme na
obrázku 21. Když máme upínací otvor hotový, zbývá nám dodělat
odlehčení. K tomu potřebujeme nadefinovat rovinu uprostřed frézy. K
tomu použijeme funkci Plane a nadefinujeme ji podle obrázku 22.
V této rovině vytvoříme skicu pomocí funkce Sketch Nakreslíme
kružnici o průměru 55 mm (odlehčení může být libovolně veliké, s
ohledem na pevnostní požadavky na frézu) – obrázek 23.
Obr. 20 Skica pro upínací průměr s drážkou pro pero
Obr. 21 Definice funkce Pocket Obr. 22 Tvorba roviny pro
odlehčení
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
9
Ukončíme funkci skicáře a provedeme funkci Pocket Definici
provedeme podle obrázku 24. Zaškrtneme tlačítko Mirrored extend.
Tím se nám profil vysune na obě dvě strany o stejnou vzdálenost.
Šířku odlehčení volíme opět libovolně s ohledem na pevnost frézy.
Posledním krokem v konstrukci frézy je zaoblení hran. To provedeme
podle obrázku 25. Zaoblíme všechny hrany uvnitř frézy pomocí
tlačítka Edge Fillet
Obr. 23 Skica pro odlehčení
Obr. 24 Definice funkce Pocket
Obr. 25 Zaoblení hran
-
Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní KTO/PNO Katedra
technologie obrábění 2012
10
Obr. 27 Kontrola úhlu nastavení hlavního ostří
Závěrečným krokem v tomto postupu je kontrola úhlu sklonu ostří
λs. Uděláme skicu v rovině YZ. Nakreslíme si obecnou přímku. Tu
pomocí vazby Tangency ztotožníme s ostřím frézy (obrázek 26). Nyní
si můžeme změřit úhel sklonu ostří. Ten by měl být v toleranci ± 1°
od zvolené hodnoty. V našem případě 30°. (obrázek 27). Dokončená
fréza je na obrázku 28.
Obr. 26 Vazby Tangency mezi přímkou a ostřím frézy
Obr. 28 Dokončená fréza