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