25 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Фрагмент текста работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

УКРАИНСКАЯ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине: «Проектирование инструмента»

Работу выполнил С

Группа ЗМБ-А8-1

Проверил

Харьков, 2012 г.

Задание к курсовому проекту

Задание 1

Спроектировать круглый фасонный резец для обработки детали, представленной на эскизе. Материал: алюминий В95 .

Рисунок 1 – Эскиз

Задание 2

Спроектировать круглую протяжку для обработки отверстия. Материал детали: бронза БрА9Ж3Л (HB100), диаметр отверстия после протягивания мм, длина отверстия мм. Шероховатость обработанной поверхности мкм.

Задание 3

Спроектировать зуборезный долбяк для обработки зубчатого колеса со следующими параметрами: мм, , . Степень точности колес 7-В.

1. Проектирование круглого радиального фасонного резца

1.1 Теоретические сведения

Фасонный резец – инструмент, предназначенный главным образом для использования в условиях серийного и массового производств, где все больший удельный вес приобретают автоматически действующие станки – универсальные и специальные автоматы и полуавтоматы. В связи с этим наиболее существенной задачей проектирования фасонных резцов является обеспечение условий рационального использования автоматического оборудования. К таким условиям относятся: высокая стойкость фасонных резцов, широкие технологические возможности и минимальные потери времени на смену, и переточку затупившихся резцов.

Фасонные резцы служат для обработки наружных, внутренних и торцевых поверхностей разнообразного профиля и различаются по конструктивной форме, способу заточки, способу установки в рабочее положение и по характеру главного движения резания.

По конструктивной форме фасонные резцы разделяются на плоские или стержневые, призматические и круглые.

Принцип работы радиальных фасонных резцов основан на постепенном срезании в виде стружки всего подлежащего удалению объема металла режущим лезвием. По мере движения резца в работу вступают все новые и новые точки режущего лезвия и к концу работы стружка срезается всем режущим лезвием. Следовательно, каждая точка режущего лезвия работает определенное время.

Круглые фасонные резцы применяют для обработки как наружных, так и внутренних фасонных поверхностей. Они более технологичны, чем призматические, так как представляют собой тела вращения, и допускают большее число переточек и стачиваются до остаточной по условию прочности величины.

Задние углы у круглых резцов получают установкой их оси выше осевой плоскости на заготовке в специальных резцедержателях.

1.2 Расчет круглого радиального фасонного резца

Определим общую длину кфр по формуле:

где – длинна обрабатываемой детали, мм;

– участок для перекрывания профиля детали, мм; – длина буртика с радиальным рифлением, мм.

Параметры зубчатых рифлений.

Число зубьев принимаем 32.

Выбор подачи по таблице 5 мм/об.

Составляющие силы резания определим по формуле:

Диаметр посадочного отверстия определим по формуле:

Округляем до ближайшего большего размера из стандартного ряда:

. Так как , крепление кфр в двух опорной державке. Определим наружный диаметр резца по формуле:

(1.4)

где – максимальный радиус кфр, мм;

– глубина профиля, мм;

– участок для размещения стружки, мм;

– толщина стенки резца для обеспечения прочности, мм.

Округляем до ближайшего большего целого числа кратного пяти:

Углы в базовой точке выбираем по таблице 4 :

1.3 Коррекционный расчет КФР

При расчете кфр используем размеры по их середине поля допуска, для размеров без допусков назначаем 14 квалитет. Для линейных размеров используем 14 квалитет точности, а поле допуска по , что позволяет использовать номинальные размеры. На эскизе вычерчиваем заготовку, проставляем все необходимые размеры, указываем узловые точки заготовки, проставляем все необходимые размеры. Для точек с одинаковым диаметром все параметры одинаковы, поэтому рассчитывать их не нужно.

Московский Государственный Технический Университет

им. Н.Э.Баумана

Калужский филиал

Кафедра М4-КФ

Курсовая работа

«Резание металлов и режущий инструмент»

Калуга, 2008 г.

1. Расчет фасонного резца

1.1. Подготовка чертежа детали к расчету резца

1.2. Выбор типа фасонного резца

1.3. Определение углов режущей части

1.4. Определение габаритных и присоединительных размеров резца

1.5. Общая часть коррекционного расчета фасонных резцов

1.6. Определение размеров профиля круглого резца обычной установки с углом λ 0 =0

1.7. Расчет отклонений высот профиля фасонного резца

1.8. Расчёт допусков на параметры заточки и установки резца

1.9. Оформление рабочего чертежа резца

1.10 Проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении

1.11 Проектирование державки фасонного резца

2. Расчет протяжки

3.1 Исходные данные

3.2.Выбор профиля зубьев червячной фрезы

3.3Порядок расчета основных конструктивных элементов червячной фрезы

ВВЕДЕНИЕ

Фасонные резцы применяются для обработки поверхностей сложного профиля на станках токарной группы и реже па строгальных (долбежных) станках в условиях серийного и массового производства. Как правило, они являются специальными инструментами, предназначенными для обработки одной детали. Преимущества фасонных резцов - строгая идентичность обработанных деталей, большой срок службы, высокая общая и размерная стойкость, совмещение предварительной и окончательной обработки, простота установки и наладки на станке - делают их незаменимыми в автоматизированном производстве, особенно на токарных автоматах.

Фасонные резцы классифицируют по нескольким признакам:

По типу станка - токарные, автоматные, строгальные (долбежные);

По форме тела резца - круглые (дисковые), призматические, стержневые. Реже применяются винтовые и улиточные резцы;

По положению передней плоскости резца - с обычной заточкой (угол λ 0 = 0) и с боковой заточкой (угол λ 0 0) - рис. 2;

По положению базовой поверхности резца (оси посадочного отверстия у круглых или опорной плоскости у призматических) относительно оси детали - резцы обычной установки и резцы особой установки. Последние, в свою очередь, могут быть с базой, развернутой в горизонтальной плоскости на угол ψ, и с боковым наклоном корпуса (обычно призматические резцы) - рис.3;

По виду обрабатываемой поверхности - наружные, внутренние, торцовые. Последние могут бить как наружные с базой, развернутой на угол ψ = 90°;

По направлению подачи - с радиальной и тангенциальной подачей (соответственно радиальные и тангенциальные резцы) - рис.1-3 - радиальные, рис. 4 - тангенциальные резцы;

По конструкции, способу соединения режущей части и корпуса, материалу режущей части: насадные и хвостовые (круглые); цельные, сварные, паяные; быстрорежущие и твердосплавные.

1. Проектирование фасонного резца

1.1. Подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца.

По данным размерам детали вычерчиваем ее профиль в увеличенном масштабе 2:1, который используется в дальнейшем для графического определения размеров резца. Вычерчивание профиля детали необходимо для решения двух вопросов:

1) Задание промежуточных точек профиля, что необходимо при наличии на профиле криволинейных участков, а также для повышения точности обработки конических, а в ряде случаев и цилиндрических участков. Наибольшую трудность представляет определение радиусов промежуточных точек дуговых участков. При этом обычно задаются осевыми размерами профиля:

l 2 =7 мм;

l 3 =11.5 мм;

l 4 =15.7 мм;

l 5 =21.4 мм;

l 6 =27 мм;

l 7 =32 мм;

l 8 =35 мм;

По заданным теоретическим размерам и длинам находят радиусы точек:

r 1 =35 мм;

r 2 =38 мм;

r 3 =37.5 мм;

r 4= 37.6 мм;

r 5 =38.7 мм;

r 6 =41 мм;

r 7 =41 мм;

r 8 =43 мм;

1.2. Выбор типа фасонного резца

Используем фасонный резец круглого типа, т.к. он имеет большой срок службы, поэтому экономически выгоден. Для обработки внутренних поверхностей почти всегда применяют круглые резцы. Чаще применяются резцы радиального типа, т.к. большинство станков имеют суппорты с установкой резца по высоте оси детали. Резцы тангенциального типа можно применять при малой глубине фасонного профиля детали, однако, надо учитывать возможности размещения и закрепления такого резца на суппорте станка. Ценным свойством тангенциального резца является возможность обработки деталей разного диаметра с одинаковыми фасонными профилями и постепенное врезание и выход резца, что ведет к уменьшению усилий резанья и позволяет обрабатывать не жесткие детали. Круглые резцы чаще бывают насадными; при малых габаритах резца применяют хвостовые резцы. Круглые резцы, как правило, выполняются цельными из быстрорежущей стали.

1.3. Определение углов режущей части

Передний угол резца γ и задний угол α задаются в наиболее выступающей (базовой) точке резца. Величины углов α и γ рекомендуется выбирать из ряда значений: 5, 8, 10, 15, 20, 25. Принимаем γ =20 градусов. Для круглых резцов чаще всего принимают следующие задние углы: α =815 градусов. Принимаем α =10 градусов. Следует иметь в виду, что задние углы переменны в различных точках лезвия, к тому же в сечении, нормальном к проекции лезвия на основную плоскость, они могут быть на некоторых участках лезвия намного меньше номинального значения. Поэтому необходимо производить проверку минимальной величины заднего угла по формуле:

, где

α Т - задний угол в данной точке в торцевом сечении;

φ – угол между касательной к профилю детали в данной точке и торцевой плоскости детали.

1.4. Определение габаритных и присоединительных размеров резца

Обычно габаритные и присоединительные размеры определяются из конструктивных соображений в зависимости от глубины фасонного профиля изделия tmax и длины профиля L , т.к. от них зависит количество получающейся стружки и нагрузка на резец при его работе.

Габаритный радиус дисковых резцов определяется по формуле:

Максимальный диаметр обрабатываемой детали.

Наибольший диаметр резца мм округляют в большую сторону до величин из нормального ряда линейных размеров по ГОСТ 6636-60. Принимаем D =60 мм. Длина резца определяется в зависимости от размеров профиля детали с учетом дополнительных лезвий и ее округляют в большую сторону. Принимаем L =35 мм.

1.5. Коррекционный расчет профиля круглого фасонного резца

Общая часть расчета.

Целью общей части коррекционного расчета – определение высотных размеров профиля фасонного лезвия, лежащих в передней плоскости резца, в направлении перпендикулярном базе резца.

Мм, принимаем h =5,5 мм;

Корректируем угол α : ;

Корректируем угол γ : ;

γ =30-α =30-10,56=19.44;

1. мм;

3. ;

4. ;

5. ;

6. ;

7. ;

8. γ8 =γ7 =16.43;

A 8 =A 7 =39.33 мм;

C 8 =C 7 =6.33 мм,

9. ;

Где r 1 – радиус в базовой точки на детали; r 2 =r 9 – радиусы профиля детали в т.2-9; γ – передний угол резца в базовой точке; γ i – передний угол в i -той точке резца; С i – искомый размер на i -том этапе расчета.

1.6. Определение размеров профиля призматического и круглого фасонных резцов обычной установки с углом λ 0 = 0

При расчете размеров профиля призматического фасонного резца в нормальном сечении исходными данными являются углы α и γ , а также размеры С 2,3,…, i , найденные в общей части коррекционного расчета. Искомые размеры профиля Р i определяются по формуле

При расчете круглых фасонных резцов заданными величинами являются углы α и γ , наружный радиус резца, соответствующий базовой точке 1, и размеры С 2..i , лежащие в передней плоскости и найденные в общей части расчета. В результате расчета определяются радиусы резца, соответствующие другим точкам профиля детали, а также высотные размеры профиля в осевом сечении резца Рi.

Размер Н одновременно является радиусом контрольной риски ρ к для контроля правильности заточки резца.

1.7. Расчёт допусков на высотные размеры профиля резца

Этот этап является весьма ответственным, так как от точности высотных размеров зависит точность получаемых диаметров детали. Для обоснованного назначения допусков на высотные размеры резца нужно руководствоваться следующими соображениями.

При настройке резца на суппорте станка во время обработки деталей обычно измеряется один наиболее точный из всех диаметров фасонной детали. Соответствующий участок фасонного профиля детали и его диаметр называют базовым для измерения. Если оказывается, что этот участок неудобен для измерения, то за базовый участок для измерения принимают другой; при этом его допуск ужесточают по сравнению с заданным на чертеже, делая это из технологических соображений (расчётное значение диаметра оставляют прежним).

Главное требование, которое необходимо выполнить при назначении допусков на исполнительные размеры резца, углы его установки и заточки, состоит в следующем:

Если при обработке детали базовый измерительный диаметр получен годным (лежит в поле допуска), то все остальные размеры диаметров должны оказать внутри своих полей допусков, т.е также быть годными.

Это требование вызвано тем, что резец является монолитным инструментом и не позволяет производить отдельно регулировку каждого размера (диаметра) детали при настройке его установки на станке.

Участок или точку профиля резца в технологическом сечении, обрабатывающие базовый диаметр, назовём базовыми (участком или точкой) для отсчёта исполнительных высот профиля резца. В общем случае они не совпадают с базовым участком или точкой, принятыми для проведения коррекционного расчёта профиля резца. В таком случае необходимо произвести простановку высотных размеров профиля от вновь выбранной базы. То же самое делается и на профиле детали.

1.8. Расчёт допусков на параметры заточки и установки резца

На все углы, определяющие заточку и установку резца (, ) принимаются допуски в угловых минутах, численно равные наименьшему допуску на высотный размер профиля резца, выраженный в микрометрах. Допуск на угол равен ±76 ’ .

Допуск на высоту установки оси круглого резца над осью детали определяется дифференцированием формулы

Таким же образом находится допуск на высоту заточки резца или радиус контрольной риски (H или )

1.9. Оформление рабочего чертежа резца

На рабочем чертеже резца должно быть размещено необходимое для полного раскрытия конструкции и простановки всех размеров количество проекций, дополнительных разрезов, сечений, видов. Профиль резца задается высотными и продольными размерами, проставленными от выбранных баз. Размеры проставляются с полученными в результате расчета допустимыми отклонениями. Присоединительные размеры должны быть выбраны в соответствии с нормалями. Габаритные и другие размеры без допусков выполняются по 5 или 7 классам точности. На чертеже должны быть проставлены размеры, характеризующие заточку резца - углы и для призматического и - радиус контрольной риски круглого резца.

В технических требованиях должны содержаться указания о марке материала резца, твердости его режущей части и державки, качестве материала и другие требования в зависимости от конкретных условий изготовления и эксплуатации резца, а также данные для маркировки. На чертеже резца должно быть указано место маркировки.

1.10 Проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении

Часто для контроля профиля фасонных резцов в процессе их изготовления применяют шаблоны, которые прикладываются к фасонной задней поверхности резца. По величине просвета судят о точности выполненного профиля резца.

Шаблон имеет те же номинальные размеры профиля, что и фасонный резец, однако допуски на размеры профиля шаблона должны быть в 1,5...2 раза жестче, чем соответствующие допуски резца.

Для контроля шаблона при его эксплуатации, применяем контр-шаблон. Его профиль одинаков с профилем резца, но допуски на размеры профиля в 1,5...2 раза жестче, чем допуски на размеры шаблона.

Шаблон Ш и контр-шаблон КШ изготавливаем из листового материала толщиной 3 мм. Для увеличения износостойкости их закаливаем до твердости 56...64 НRС. Для уменьшения коробления применяем легированную инструментальную стал ХВГ. Мерительные кромки по всему фасонному контуру делаем тоньше основной пластины (0,5 мм.) для облегчения обработки точных размеров профиля и удобства контроля резца.

1.11 Проектирование державки фасонного резца

Крепление фасонного резца осуществляем по средствам пальцевой державки. Данная державка состоит из следующих элементов: корпус державки, палец, поводковая и опорная шайбы, втулка, двух регулировочных винтов, гайки и направляющий штифта.

Порядок сборки державки: на палец 2 установить фасонный резец, затем установить опорную шайбу 5, на нее надеть поводковую шайбу 4, вставить всю эту сборочную единицу во втулку 3, предварительно установленную в корпус державки 1, зафиксировать палец во втулке с помощью направляющего штифта, осуществить окончательное закрепление пальца, закрутив на нем гайку 8, установить в корпус державки регулировочные винты 7 и 6.

Регулировка положения резца может осуществляться двумя способами:

1. по средствам регулировочного винта 6.

2. по средствам насеченных на опорной и поводковой шайбах 50 зубцов. Это осуществляется путем ослабления закрепления резца и последующим поворотом опорной шайбы, затем резец закрепляют, завинчивая гайку 8.

2.Расчет плоской шпоночной протяжки

Требуется обработать шпоночной протяжкой канавку 8Н8 в отверстии диаметром 30Н7 и длиной 65мм

Размер t составляет З3.3H12 мм. Материал обрабатываемой детали – Сталь 45ХН с твердостью НВ -207. Материал протяжки сталь Р6М5К5; протяжка с приваренным хвостовиком. Протягивание производится без смазочно-охлаждающей жидкости на горизонтально протяжном станке типа 751 .

Принимаем протяжку с утолщенным телом и хвостовиком. Суммарный подъем протяжки

∑h=t-D+ f Q =33.05-30+0,55=3,6мм;

принимаем 3,6 мм; f Q =0,55 мм .

Ширина тела

В≈Ь+(2..6)=8+(2..6)=10..14мм

принимаем В=12.мм.

Ширина зубчатой части Ь n = Ь макс - ∂ = 8,027- 0=8,027 мм.

Подача на зуб s : =0,06мм (табл. 10). Шаг зубцов t =12 мм (табл. 10). Число одновременно работающих зубцов z t = 6 (табл. 8).

Размеры стружечной канавки (табл. 9):

h 0 = 5 мм, r = 2,5 мм, F а =19.6 мм

Коэффициент заполнения впадины

Передние и задние утлы по табл. 12 и 13:

у = 15° ;α = 4°.

Высота режущего выступа (4) h " o = 1.25 h 0 = 1.25 5 = 6,25 мм; округляем до 9мм по табл. 4. что больше

t - D = 33.05 -30 =3.05мм.

Сила протягивания

Высота сечения по первом зубцу , при [а] = 20 кг мм 2 для протяжки из быстрорежущей стали

принимаем согласно табл 4 h =18мм

Высота по последнему режущему зубцу

Количество режущих зубцов

принимаем 62 зуба.

Длина режущей части .

Хвостовик плоскийпо табл. 6 с размерами: Н, = h1 = мм

Напряжение на растяжение в материале хвостовика

Калибрующая часть: высота зубцов Н 5 = h, = мм; количество зубцов (табл. 15) = 4; шаг t K = t = 12мм;

Длина l=t(z+0.5) =12(4+0.5)=54~50мм; стружечная канавка такая же, как у режущих зубцов; фаска f K =0,2мм;

Длина гладкой части с учетом, что протяжка будет работать с отключением от станка, составляет

l = l ,- l 3 + l c + l a + l 6 + l .+ l " 4 Учитывая, что 1 3 = 0;

1 С = 70 (приложение 1); 1 а =20мм; 1 4 = L + 10мм = 65 +10 = 75 ~ 75мм;

1= 70 + 20 + 8 + 75 =183мм; принимаем 185мм.

Общая длина

L m = I +1 5 +1 6 = 185 +744+0 = 929 мм;

округляем до 950 мм; допуск ±2 мм.

Глубина паза в направляющей оправке

H = h ,+ f o =18 + 0.59 = 18.59 мм.

Проверка толщины тела оправки по условию :

3. Расчет червячной фрезы для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем

3.1 Исходные данные

Модуль нормальный (m ) – 7,0 мм; угол зацепления (α w ) – 20; коэффициент высоты головки и ножки зуба (f ) – 1,0; коэффициент радиального зазора (с ) – 0,25; число зубьев (z ) – 18; угол наклона зубьев – 10; направление зубьев – левое; коэффициент коррекции нормальный 0; степень точности – 7 - С; материал – Сталь 40Х; σв – 900 мм/мг; вид фрезерования червячной фрезой – окончательное.

3.2 Выбор профиля зубьев червячной фрезы

Наша фреза класса А, спрофилирована на основе Архимедова червяка. Данный метод профилирования основан на замене криволинейного профиля боковой стороны в осевом сечении эвольвентного червяка на прямолинейный, близкий к нему. В этом случае приближенного профилирования червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем происходит замена эвольвентного основного червяка на Архимедов червяк. Червячные фрезы, спрофилированные приближенно на основе Архимедова червяка, образуют, по сравнению с другими методами приближенного профилирования, наименьшие погрешности профиля зубьев нарезаемых колес в виде небольшого подреза ножки и среза головки, благоприятно влияющие на условие зацепление сопрягаемой пары зубчатых колес. Кроме того, такие червячные фрезы имеют следующие преимущества:

1. Боковые стороны зубьев Архимедовых червячных фрез можно затыловать в радиальном направлении.

2. Для окончательного контроля профиля боковой стороны зубьев Архимедовых червячных фрез разработаны и используются специальные приборы, обеспечивающие высокую и стабильную точность измерения.

При проектировании чистовых червячных фрез для цилиндрических колес с эвольвентным профилем приближенное профилирование на основе Архимедова червяка является предпочтительным.

3.3 Порядок расчета основных конструктивных элементов червячной фрезы

3.3.1. Число заходов ( Z зах. )

Число заходов червячной фрезы является одним из факторов, влияющих на производительность при нарезании цилиндрических колес. На выбор числа заходов червячных фрез влияет степень точности нарезаемых колес и их размеры (число зубьев и модуль). Червячные фрезы, особенно чистовые, проектируются однозаходными. Принимаем Z зах. =1.

3.3.2. Угол подъема винтовой линии по делительному цилиндру ( γ mo )

Погрешности профиля зубьев нарезаемых колес с эвольвентным профилем, связанные с приближенным профилированием червячных фрез, в значительной степени зависят от величины угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру фрез. С увеличением угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру величина погрешности профиля зубьев нарезаемых колес возрастает. Вследствие этого для чистовых червячных фрез величина угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру принимается не выше 6 градусов 30 минут. Принимаем γ mo =4,45 градуса.

Выбор направления винтового гребня червячной фрезы зависит от направления зубьев нарезаемых колес. . Принимаем направление винтовой линии по делительному цилиндру – левое.

3.3.4. Наружный диаметр ( Dao )

Ориентировочная величина наружного диаметра червячной модульной фрезы определяется по формуле:

В соответствии с ГОСТ 9324-80 Е принимаем Dao =124 мм.

3.3.5. Форма зубьев

Используем так называемую форму б). Она характеризуется следующими признаками: имеет два участка затылованной задней поверхности, образованные по Архимедовой спирали: первый участок со спадом К и второй со спадом К1 . Первый (основной) участок затылованной задней поверхности формируется окончательно после термической обработки шлифованием. Второй участок предназначен для обеспечения свободного выхода шлифовального круга при обработке первого и формируется затыловочным резцом до термической обработки. Червячные фрезы с зубьями по форме б) характеризуются повышенной точностью размеров профиля и стойкостью. Форма б) зубьев применяется в конструкциях червячных фрез для чистовой и окончательной обработки зубьев нарезаемых колес до 8-й степени точности.

3.3.6. Число зубьев фрезы в торцевом сечении ( Zo )

Число зубьев фрезы в торцевом сечении влияет на количество резов, формирующих боковую сторону зубьев нарезаемых колес. Для повышения точности профиля зубьев нарезаемых колес и производительности обработки предпочтительно принимать максимально допустимое число зубьев.

Ориентировочное число зубьев в торцевом сечении затылованных червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем определяется по формуле:

;

Принимаем Zo =9.

3.3.7. Величина спада задней поверхности зубьев фрез К и К1

Величина спада задней поверхности зубьев фрезы на первом участке определяется по формуле:

; α в – задний угол на вершине зубьев (10-12 градусов). . Принимаем К =8,0;

Величина спада задней поверхности зубьев на втором участке принимается равной:

Где β – поправочный коэффициент.

Для фрез общего назначения β =1,2…1,5.

. Принимаем К1 =9;

3.3.8.Глубина профиля ( ho )

Величина глубины профиля или шлифованная часть зубьев червячных фрез равна:

3.3.9. Глубина стружечной канавки ( Hk )

Размер глубины стружечной канавки определяется в зависимости от формы зубьев червячных фрез.

Для червячных фрез с зубьями по форме б):

3.3.10. Радиус впадины стружечной канавки

Величина радиуса впадины стружечной канавки определяется по формуле:

3.3.11. Угол впадины стружечной канавки (ε )

Величина угла впадины стружечной канавки принимается в зависимости от числа зубьев фрезы следующих значений:

При Zo =9, e = 22.

3.3.12. Диаметр отверстия ( d )

В целях увеличения жесткости крепления фрезы диаметр отверстия под оправку следует брать максимально допустимым. Ориентировочное значение размера диаметра отверстия определяется по формуле:

По окончательному размеру диаметра отверстия проверяется толщина корпуса фрезы в опасном сечении по формуле:

; где t 1 – размер,

определяющий глубину шпоночного паза от стенки отверстия. Принимаем t 1 =4 мм.

– верно.

3.3.13. Общая длина фрезы ( Lo )

Приближенное значение величины длины рабочей части червячной фрезы определяется по формуле:

мм; принимаем L =115;

Величина общей длины фрезы определяется по формуле:

где l 1 – длина цилиндрических буртиков, l 1 =4 мм;

χ – коэффициент, выбираемый по таблице χ =3;

3.3.14. Диаметр буртиков ( d 1 )

Цилиндрическая поверхность буртиков используется для контроля установки фрезы на станке. Диаметр буртиков принимается равным:

3.3.15. Расчетный диаметр делительного цилиндра ( D расч. )

Расчетный диаметр делительного цилиндра учитывает изменение ряда геометрических параметров (угол подъема винтовой линии, угол наклона передней поверхности и др.) червячной фрезы при перетачивании ее в процессе эксплуатации. Для уменьшения отклонения эксплутационных значений параметров от расчетных величина расчетного диаметра делительного цилиндра определяется для сечения, расположенного на расстоянии (0,15-0,25) окружного шага от передней поверхности фрезы. В соответствии с этим расчетный диаметр делительного цилиндра определяется по формуле:

Принимаем D расч. = 103.3 мм.

3.3.16. Расчетный угол подъема винтовой линии по делительному цилиндру ( γmo )

Величина расчетного угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру определяется по формуле:

;

Принимаем γmo =3,59 градуса, то есть 3°35’

Стружечные канавки для обеспечения одинаковой величины переднего угла на боковых режущих лезвиях зубьев фрезы располагаются нормально к винтовому гребню и выполняется винтовыми. Угол наклона стружечных канавок принимается равным углу подъема винтовой линии по делительному цилиндру, т.е.

βк =γmo =3,59 градуса.

3.3.18. Шаг стружечных канавок (Тк )

Величина шага стружечных канавок входит в знаки маркировки фрезы и определяется по формуле:

мм;

3.3.19. Осевой шаг зубьев фрезы (То )

Величина шага в осевом сечении фрезы определяется по формуле:

мм.

3.3.20. Нормальный шаг зубьев фрезы (Т n )

Величина шага в нормальном сечении фрезы определяется по формуле:

3.3.21. Размеры профиля зубьев червячной фрезы в нормальном сечении

А) Толщина зуба по делительному цилиндру:

мм;

ΔS - припуск по толщине зубьев нарезаемых колес под дальнейшую обработку. Равна 0, т.к. обработка окончательная.

Б) Высота головки зуба: мм

В) Высота ножки зуба: , где Си – коэффициент радиального зазора между головкой зуба нарезаемого колеса и впадиной зуба фрезы. Величина Си может быть принята равной величине с .

h 2 =h 1 =8.75 мм.

Г) Радиус галтели на головке зуба: мм.

Д) Радиус галтели у ножки зуба: мм

Величина углов профиля правой и левой боковых затылованных задних поверхностей зубьев червячной фрезы в осевом сечении определяется по формулам:

для правой: ;

Принимаем αоп=20,11

ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении находят широкое применение новые методы обработки, новые конструкции и виды режущего инструмента и металлорежущих станков. Непрерывно повышается доля процессов чистовой обработки, определяющих точность изготовления, шероховатость поверхности и физико-механические свойства поверхностного слоя деталей, которые имеют чрезвычайно большое значение для достижения высоких эксплуатационных качеств изделия.

Инструменты в широком смысле представляют собой орудия, употребляемые при ручной и механической обработке разного рода материалов в машиностроении, горном деле, в деревообрабатывающей промышленности, сельском хозяйстве, в медицине, в домашнем обиходе и т.п. Режущем инструментов в узком смысле называется та часть металлорежущих станков, которая непосредственно изменяет форму обрабатываемой детали.

В народном хозяйстве инструменты играют огромную роль, и ни одна отрасль не может обойтись без использования инструментов в широкой их номенклатуре.

В данной курсовой работе проектируется три режущих инструмента: фасонный резец, протяжка и долбяк. Резцы – наиболее распространенный вид режущего инструмента. Фасонные резцы применяют для обработки деталей с фасонным профилем. Протяжки являются многозубыми металлорежущими инструментами, осуществляющими снятие припуска без движения подачи за счет превышения высоты или ширины последующего зуба по отношению к высоте или ширине предыдущего. Они применяются для чистовой обработки различных по форме внутренних и наружных поверхностей деталей. Зуборезный инструмент относится к категории наиболее сложного и специфичного в проектировании, изготовлении и эксплуатации. Зуборезный долбяк предназначен для нарезания зубьев цилиндрических колес методом огибания.

1 ФАСОННЫЙ РЕЗЕЦ
1.1 Назначение, область применения и типы фасонных резцов
1.2 Задание на проектирование фасонного резца
1.5 Графический метод определения профиля резца
1.6 Аналитический метод расчета профиля резца
1.7 Определение передних и задних углов на всем протяжении режущего лезвия
1.8 Конструктивное оформление резцов
1.9 Установка, регулирование и крепление резцов на станках
2 ПРОТЯЖКА
2.1 Назначение, область применения и типы протяжек
2.2 Задание на проектирование протяжки
2.3 Расчет протяжки
3.1 Назначение, область применения и типы долбяков
3.2 Задание на проектирование долбяка
3.3 Расчет дискового долбяка
3.4 Проектирование дискового долбяка
Список используемой литературы

1 Фасонный резец

1.1 Назначение, область применения и типы фасонных резцов

Фасонные поверхности различных деталей машин могут быть получены при точении следующими основными методами :

а) обработкой токарными резцами с применением одновременно продольной и поперечной подачи;

б) обработкой токарными резцами с помощью специального копира или гидросуппорта;

в) обработкой токарными резцами на станке с ЧПУ;

г) обработкой на токарных многорезцовых станках, где все элементы профиля детали обрабатываются одновременно двумя группами предварительно настроенных резцов, одна из которых работает с продольной подачей, другая – с поперечной. При этом каждый резец производит обработку отдельного элемента профиля;

д) обработкой токарными резцами на станке с ЧПУ.

При обработке фасонным резцом все элементы профиля образуются одним резцом, совершающим прямолинейное перемещение в одном направлении.

В крупносерийном и массовом производстве для обработки фасонных поверхностей распространение получили фасонные резцы, так как они обеспечивают высокую производительность, а также идентичность формы и высокую точность размеров обрабатываемых изделий .

Применяются фасонные резцы для обработки тел вращения на станках с вращательным движением обрабатываемой детали, а также для фасонных поверхностей на станках с прямолинейным движением детали или резца .

Круглые фасонные резцы применяются для обработки как внутренних, так и наружных фасонных поверхностей. Широкое применение круглых фасонных резцов объясняется относительной простотой их изготовления и долговечностью (допускается большое количество переточек) .

1.2 Задание на проектирование фасонного резца

Спроектировать круглый фасонный резец для обработки детали, представленной на рисунке 1.1.

Исходные данные: D 1 = 40 мм; D 2 = 20 мм; D 3 = 62 мм; l 1 = 25 мм;

l 2 = 3 мм; l 3 = 16 мм; l 4 = 8 мм; l 5 = 5 мм; R = 6 мм.

Материал изделия обрабатываемого фасонным резцом сталь 20, твердость  в = 45 кгс/мм 2 , предел прочности при растяжении  = 12 %. Тип резца: круглый.

Отклонения диаметральных и длинновых размеров принимаем по h9.

Рисунок 1.1. Эскиз детали, обрабатываемой фасонным резцом

1.3 Выбор параметров режущего инструмента

1.3.1 Определяем тип резца

Согласно заданию определяем тип резца: круглый фасонный резец (, с. 11, табл. 1.9).

1.3.2. Конструкция круглого фасонного резца: цельная.

1.3.3 Материал режущей части резца

Материал режущей части резца выбираем согласно обрабатываемому материалу. В нашем случае заготовка состоит из стали 20 и, следовательно, материал режущей части резца: Р6М5.

1.3.4 Назначение углов режущего лезвия резца

Задний угол  принимают в пределах 10…15 0 для круглых резцов; передний угол  назначают в зависимости от твердости обрабатываемого материала. Принимаем: задний угол  = 10 0 (, с. 8), а передний угол  = 20 0 (, с. 9, табл.1).

1.3.5 Период стойкости

Выбираем среднее значение стойкости при однострументной обработке: T = 60 мин (, с. 268).

1.4 Назначение режимов резания

1.4.1 Определение габаритных размеров фасонного резца

Наименьший допустимый диаметр фасонного резца определяем по формуле (1.1):

, (1.1)

где d – диаметр оправки для крепления резца;

t max – наибольшая глубина профиля детали;

d max , d min – наибольший и наименьший диаметры профиля обрабатываемой детали.

Рисунок 1.2. Определение габаритных размеров круглого фасонного резца

1.4.2 Определение глубины резания

Наибольшую глубину профиля детали определяем по формуле (1.2):

. (1.2)

мм.

Минимальные размеры оправки для крепления круглых фасонных резцов зависят от предполагаемого усилия резания, ширины резца и метода крепления оправки. Следовательно, для определения диаметра оправки выполним расчет режимов резания .

1.4.3 Определение значения подачи

Значение подачи s определяем по табл. 16 (, с. 269) в зависимости от ширины резца и наибольшего диаметра обработки D max = 62 мм, ширина резца b = 25 мм; s = 0,045 мм/об.

1.4.4 Определение скорости резания

Скорость резания при точении круглым фасонным резцом определяем по формуле (1.3):

(1.3)

где С V = 350 коэффициент (, с. 269, табл. 17);

T = 60 мин (, с. 268) – среднее значение стойкости инструмента;

m = 0,2; y = 0,35; x = 0,15 (, с. 269, табл. 17) – показатели степени.

Коэффициент K V определяем по формуле (1.4), (, c. 268):

(1.4)

где К М V – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К П V – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

К И V – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала: К М V = 0,6 (, с. 263, табл. 4).

Коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки: К П V = 1 (, с. 263, табл. 5).

Коэффициент, учитывающий качество материала инструмента: К И V = 1 (, с. 263, табл. 6); марка инструментального материала: Р6М5.

Подставляя численные значения в формулу (1.3), получаем скорость резания:

1.4.5 Определение частоты вращения шпинделя станка

Определяем частоту вращения шпинделя станка по формуле (1.5):

. (1.5)

об/мин.

1.4.6 Определение фактической скорости резания

Фактическую скорость резания определяем по формуле (1.6):

, (1.6)

где = 1250 об/мин – частота вращения шпинделя станка 16К20 (по паспорту).

м/мин.

1.4.7 Определение силы резания при точении фасонными резцами

Сила резания определяется по формуле (1.7), (, с. 271):

где С р = 212 – коэффициент для расчета силы резания при точении, выбираем в зависимости от материала заготовки (сталь 20) и материала режущей части резца Р6М5 (, с. 274, табл. 22);

t = 11 мм – глубина резания;

s = 0,045 мм/об – скорость подачи при фасонном точении;

х = 1; y = 0,75; n = 0 – показатели степеней (, с. 273, табл. 22)

Поправочный коэффициент К р определяем по формуле (1.8), (, с. 271):

где
= 0,84 (, с. 264, табл. 9) – поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества стальных и чугунных сплавов на силовые зависимости;

= 1,0 (, с. 275, табл. 23);

= 1,0 (, с. 275, табл. 23);

= 1,0 (, с. 275, табл. 23);

= 1,0 (, с. 275, табл. 23);

,
,
,
- поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали и чугуна

1.4.8 Определение мощности резания

Мощность резания определяем по формуле (1.9), (, с. 271):

(1.9)

кВт.

1.4.9 Сравнение мощности привода станка и мощности резания

Выбираем станок 16К20: мощность электродвигателя главного привода –
= 11 кВт,
. Мощность резания
= 7,7 кВт.

Следовательно, мощность электродвигателя главного привода станка удовлетворяет требуемой мощности резания.

1.4.10 Определение машинного времени

Машинное время определяем по формуле (1.10):

(1.10)

где L = 11 мм – длина хода резца, определяемая как полуразность диаметра заготовки и минимального диаметра фасонной детали;

s = 0,045 мм/об – подача;

n ст = 1250 об/мин – частота вращения шпинделя станка 16К20 (по паспорту);

i – количество проходов.

мин.

Диаметр посадочного отверстия определяем из условия достаточной прочности и жесткости оправки в зависимости от главной составляющей силы резания Р z .

При двустороннем креплении диаметр посадочного отверстия определяется по таблице № 1.1: d = 27 мм.

Таблица № 1.1

Сила резания

d, при ширине резца В, мм

А. Консольное крепление оправки

св. 1000 до 1300

св. 1300 до 1700

св. 1700 до 2200

св. 2200 до 2900

св. 2900 до 3800

св. 3800 до 5000

св. 5000 до 6500

св. 6500 до 8500

св. 8500 до 11000

Б. Двустороннее крепление оправки

св. 1000 до 1300

св. 1300 до 1700

св. 1700 до 2200

св. 2200 до 2900

св. 2900 до 3800

св. 3800 до 5000

св. 5000 до 6500

св. 6500 до 8500

св. 8500 до 11000

Подставляем численные значения в формулу (1.1):

Получаем, что D 68,5 мм. Округляем D до ближайшего стандартного значения: D = 70 мм (, с. 11).

1.4.11 Определяем величину смещения

Величину смещения определяем по формуле (1.11):

(1.11)

Подставляем численные значения в формулу (1.11):

1.5 Графический метод определения профиля резца

Графический метод определения профиля круглого фасонного резца весьма прост и нагляден. Вместе с тем при правильно выбранном масштабе и тщательном выполнении построения он обеспечивает практически такую же точность, как и аналитический расчет. Часто аналитический и графический расчеты выполняются одновременно и при совпадении результатов данных расчетов считаются достоверными. Необходимость расчета различными способами вытекает из того, что при проверке результатов расчета тем же способом, которым он выполнен, вероятно повторение тех же ошибок, которые были допущены ранее. Если же проводится аналитический расчет и графическое построение, то совпадение ошибок в обоих случаях маловероятно. Более того, при расхождении результатов обоих расчетов легко найти допущенные ошибки, производя проверки только в тех местах, где имеются существенные расхождения .

Принимаем масштаб построения 5:1.

Исходными данными для графического построения профиля резца являются: чертеж обрабатываемой детали, диаметр резца D и выбранные геометрические параметры αи γ.

Графический метод построения профиля круглого фасонного резца

Вначале вычерчиваем профиль детали, который рассекается рядом параллельных прямых, отстоящих друг от друга на определенных расстояниях l i .

Таким образом, получаем ряд характерных точек профиля i. Полученные точки проектируем на горизонтальную ось ОО 1 , получая соответственно точки . Из центра О изделия проводим ряд концентрических окружностей радиусамиr i . Получаем таким образом проекцию детали на плоскость, перпендикулярную ее оси.

Для определения положения центра резца раствором циркуля, равным наружному радиусу фасонного резца, делаем засечку из точки I.

Затем проводим линию О 2 О 3 , параллельную линии ОО 1 , на расстоянии
. Точка пересечения будет искомым центром круглого фасонного резца.

Из точки под углом к линии ОО 1 проводим луч
, который является следом передней грани резца. Пересечении линии
с окружностямиr i дает точки I, II, III, IV режущего лезвия, образующего соответственно точки профиля детали. Из центра О 2 проводим ряд концентрических окружностей радиусами О 2 I, O 2 II, O 2 III, O 2 IV и т.д., получая, таким образом, соответствующие радиусы фасонного резца R i . Пересечение окружностей R i с линией О 2 О 3 дает соответственно точки ,
,
,
и т.д., которые располагаются в радиальном сечении и соответствует точкамI, II, III, IV и т.д. режущего лезвия.

Теперь представляется возможным построить профиль фасонного резца в радиальном сечении. Для этого необходимо провести линию СС, отложить от этой линии осевые размеры l i , которые, как известно, не будут претерпевать никаких изменений, так как ось резца параллельна оси обрабатываемого изделия. Проектируя точки пересечения окружностей с линией О 2 О 3 , проходящей через центр и параллельной линии СС, получим характерные точки профиля фасонного резца в радиальном сечении (
,
,
,
и т.д.).

1.6 Аналитический метод расчета профиля резца

Исходными данными для аналитического расчета являются: чертеж обрабатываемой детали, диаметр резца D и его геометрические параметры и. Решая элементарные геометрические задачи, определяем радиусы характерных точек профиля детали (r i).

На рисунке 1.3 представлена схема расчета круглого фасонного резца. Передняя грань этого резца представлена линией MN. Точки пересечения передней грани с соответствующими радиусами детали обозначены цифрами i. Радиусы этих точек r i и осевые расстояния l i между сечениями 1, 2, 3, 4 и т.д. (нижняя проекция) определяются по чертежу детали или рассчитываем с точностью до третьего знака после запятой.

Из центра резца О 2 через точки i проводятся окружности радиусами R i . Опуская из центра О 2 на линию MN перпендикуляр О 2 М и соединив центр О 2 с точками 1, 2, 3, 4 и т.д., получим ряд прямоугольных треугольников iМО 2 .

Рисунок 1.3. Схема расчета круглого фасонного резца для наружной обточки

Гипотенузами этих треугольников будут соответствующие радиусы резца R i , которые необходимо определить, чтобы построить профиль резца. А для этого необходимо знать размеры В i , являющиеся катетами этих треугольников, и углы , заключенные между катетами В и гипотенузами, являющимися искомыми значениями радиусов характерных точек.

Значение В 1 может быть определено без дополнительных построений по формуле (1.12), (, с.18):

Для определения последующих значений В и необходимо провести дополнительные построения на расчетной схеме. Через центр детали О 1 и точки 1, 2, 3, 4 и т.д. проводим прямые, перпендикулярные линии MN, и получаем, таким образом, размеры А i и размеры С i -1 . Соединяя точки 1, 2, 3, 4 и т.д. с центром детали О 1 , получаем ряд прямоугольных треугольников iNO i . Гипотенузами этих треугольников являются радиусы характерных точек профиля детали r i .

Определив значения А n , можно найти значения С n , зная значения С n , можно определить значения В n и значения искомых R n .

1.6.1 Определение размеров А i и С i:

3)

4)
;

10)
;

1.6.2 Определение размеров В i и R i:

3)
мм;

4)
;

5)
мм;

6)
мм

7)
мм;

8)
;

9)
мм;

10)
мм;

11)
;

Используя графический и аналитический методы определения профиля резца определили геометрические параметры фасонного резца, занесем их в таблицу № 1.2 и определим погрешность этих методов.

Таблица № 1.2

1.8 Конструктивное оформление резцов

1.8.1 Дополнительные лезвия фасонных резцов

Наиболее широкое применение фасонные резцы нашли при обработке деталей из прутковых заготовок на токарно-револьверных станках и токарных автоматах. При этом на обоих торцах фасонной детали должен быть оставлен припуск для чистового точения в размер. Припускобеспечивается соответствующей установкой резца на станке и регулировкой упора, ограничивающего подачу пруткового материала .

Необходимо увеличить длину режущего лезвия 9 – 10 резца от точки 11 (рисунок 1.5). Для облегчения настройки подрезного резца и повышения точности подрезки торца с помощью фасонного резца намечаем на обрабатываемой детали точное положение конечной точки профиля 10. Для этого от точки 10 расчетного фасонного профиля резца строится участок 10 - 11 длиной, равной
. Для повышения прочности режущей кромки, улучшения технологичности изготовления резца и снижения травматизма остроугольные переходы у торцов резца нежелательны, поэтому фасонная поверхность резцов заканчивается цилиндрическом пояском 11 – 12 длиной 2 мм. С учетом изложенного длина дополнительного режущего лезвия
мм.

Участок 1 – 13 составляет с перпендикуляром к оси детали угол 15 0 , длина этого конусного участка равна
. Длина цилиндрического участка 13 – 14 для отрезки готовой детали соответствует ширине отрезного резца. Режущее лезвие 14 – 15 для снижения сил трения по задней поверхности резца выполняется также под углом 15 0 к торцу обрабатываемой детали. Учитывая вышеизложенное, ширина дополнительного режущего лезвия на втором торце В 2 = 3 мм.

Радиусы узловых точек цилиндрических поясков 11 – 12 и 13 – 14 определяются из следующих соотношений:

Общая ширина фасонного резца определяется как сумма размеров вдоль оси резца:

Рисунок 1.5. Схема оформления контура фасонного резца

1.8.2 Допустимая ширина фасонных резцов

Ширина обработки, допускаемая фасонными резцами, ограничивается мощностью станка и жесткостью системы «станок – деталь – инструмент». При недостаточной жесткости этой системы в процессе обработки возникают вибрации, причем вероятность возникновения вибраций при обработке фасонными резцами тем выше, чем больше ширина резца и тоньше срезаемая стружка. Слабым звеном системы «станок – деталь – инструмент» с точки зрения виброустойчивости является изделие, поэтому следует считать справедливым ограничение допустимой ширины фасонного резца в зависимости от требуемой точности обработки .

При выборе наибольшей допустимой ширины обработки фасонными резцами с радиальной подачей можно пользоваться рекомендациями, приведенными в таблице № 1.3.

Под шириной обработки (длиной режущего лезвия) следует понимать длину выпрямленного режущего лезвия фасонного резца. Допустимая ширина обработки фасонными резцами зависит от применяемой в процессе обработки подачи, с уменьшением которой можно увеличить ширину обработки .

Таблица № 1.3

Характер обработки: грубая (9 – 10 квалитет точности).

1.8.3 Построение шаблонов для контроля профиля резцов

Часто для контроля профиля фасонных резцов в процессе их изготовления применяют шаблоны, которые прикладываются к фасонной задней поверхности резца. По величине просвета судят о точности выполненного профиля резца.

Шаблон имеет те же номинальные размеры профиля, что и фасонный резец, однако допуски на размеры профиля шаблона должны быть в 1,5…2 раза жестче, чем соответствующие допуски резца.

Для контроля шаблона при его эксплуатации, применяем контршаблон. Его профиль одинаков с профилем резца, но допуски на размеры профиля в 1,5…2 раза жестче, чем допуски на размеры шаблона.

Шаблон и контршаблон изготавливаем ил листового материала толщиной 3 мм. Для увеличения износостойкости их закаливаем до твердости 56…64 HRC. Для уменьшения коробления применяем легированную инструментальную сталь ХВГ. Мерительные кромки по всему фасонному контуру делаем тоньше основной пластины (0,5 мм) для облегчения обработки точных размеров профиля и удобства контроля резца.

Для построения профиля шаблона через узловую контурную точку профиля 2 (рисунок 1.6) проводим координатную линию параллельно оси, от которой в перпендикулярном направлении откладываем размеры, определяющие относительное положение всех точек фасонного профиля. Расположение узловых контурных точек по глубине фасонного профиля определяются для круглых резцов координатными расстояниями Р i , полученными как разность размеров фасонного профиля в диаметральном сечении: Р i = P 2 – P i .

Рисунок 1.6. Шаблон и контршаблон для контроля фасонного резца

1.8.4 Конструктивные размеры, допуски фасонных резцов. Заточка резцов

Заключительным этапом проектирования фасонных резцов является разработка исполнительного чертежа резца и технических условий на его изготовление .

Основными размерами, которые должны быть указаны на рабочих чертежах фасонных резцов, являются: габаритные размеры, размеры базовых отверстий или поверхностей, глубина и угол заточки, диаметр контрольной окружности (риски) на торце круглых резцов, если она предусмотрена расчетом и размеры крепежного отверстия .

Посадочное отверстие круглого фасонного резца шириной более 15 мм выполняется с выточкой, при этом длина шлифовальных поясков с обеих сторон выбираем равной 0,25 ширины резца .

Чтобы исключить в процессе работы возможность проворота круглого резца на оправке, на торце резца сверлится отверстие, в которое входит штифт кольца с торцевыми рифлениями. Это кольцо является составной частью державки и может быть использовано при креплении целого ряда резцов на данной оправке .

Допуск на изготовление профиля резца целесообразно брать не более 0,2 допуска на изготовление детали. При этом отклонения размеров профиля задаются симметрично и назначаются в пределах
мм.

Заточка производится на универсально-заточных станках шлифовальными чашечными кругами. Для удобства контроля углов и установки резцов при заточке на торце круглых фасонных резцов рекомендуется выполнять риску .

1.9 Установка, регулирование и крепление резцов на станках

Для установки, регулирования и крепления резцов на станках применяются державки разнообразных конструкций в зависимости от типов резца и станка, возможности размещения их на суппорте, точности установки и регулирования положения резца относительно детали, действующих сил резания .

Двухопорное крепление используют для круглых и винтовых фасонных резцов значительной ширины (
мм), когда силы резания достигают больших значений. При этом можно применять сдвоенные или чаще всего цельные двухопорные державки. Вторую опору таких державок рекомендуется выполнять регулируемой для закрепления резцов различной ширины .

Круглые фасонные резцы в державках фиксируются с помощью:

штифта установочной зубчатой шайбы, входящего в соответствующее отверстие на резце;

зубчатого винта, изготовленного на торце регулировочного сектора и на торцовой поверхности резца;

регулировочной шпонки и шпоночных пазов в резце и опорном болте.

Существуют конструкции державок для круглых фасонных резцов допускают несколько способов регулировки положения резцов по высоте центра детали; возможны грубая и тонкая регулировки .

Грубая регулировка осуществляется поворотом резца относительно регулировочного сектора в зависимости от величины переточек резца .

Тонкая регулировка круглых фасонных резцов осуществляется с помощью: а) сектора и винта; б) эксцентриковой втулки; в) дифференциального винта; г) обычного винта .

Материал державки резца принимаем сталь 45.

Размер державки резца при двухопорном креплении: высота h = 50 мм, ширина b = 60 мм (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7. Державка круглого фасонного резца:

1 – корпус; 2 – винт; 3 – гайка; 4 – резец; 5 – болт; 6 – рычаг; 7 – пробка.

Геометрические параметры режущей части фасонных резцов выбираются в зависимости от обрабатываемого материала. Передний угол у фасонных резцов получается путем заточки передней поверхности. Для алюминия и красной меди передний угол = 20...25°, для бронзы, свинцовой латуни = 0...5°, для стали с
до 500 МПа (НВ до 150 ед.) = 20...25° с
= 500...800 МПа (НВ 150...235) = 15...20° с
= 800...1000 МПа (НВ 235...290) = 10...15°, для чугуна с НВ до 150 ед. = 15° с НВ свыше 150 ед. = 10...12°. Задний угол
выбирается равным 8...15° в зависимости от конфигурации профиля и типа резца.

Для образования заднего угла круглого фасонного резца вершина его должна быть расположена ниже оси основания h . Величина смещения:
, где
– наибольший диаметр резца (выбирается по табл. 2.1).

Задний угол призматического резца получается за счет соответствующей установки в державке. Величина переднего и заднего
углов выбирается для наружных участков режущих кромок фасонных резцов, обрабатывающих минимальный диаметр у профиля детали. Для всех остальных точек режущей кромки величина переднего угла с увеличением обрабатываемого диаметра уменьшается, а заднего угла увеличивается.

Участки профиля резца, перпендикулярные к оси детали, имеют угол
, равный нулю. Для избежания сильного трения и улучшения условий резания в соответствующих участках режущих кромок у фасонного резца делают поднутрение с дополнительным углом в плане
или оставляют ленточки на небольшом участке профиля резца (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Улучшение условий резания неблагоприятно

расположенными участками режущей кромки фасонного резца

Задний угол
в произвольной точке Х в сечении N-N, перпендикулярном к режущей плоскости резца, определяется по формуле

где
– угол между касательной к профилю резца рассматриваемой точки и прямой, перпендикулярной к оси детали. Угол
определяется аналитическим методом или графическим путем.

2.1.6. Коррекционный расчет профиля фасонного резца

Коррекционный расчет профиля фасонного резца рассмотрен на примере резца с
и
. Целью коррекционного расчета является определение расстояний узловых точек до базовой поверхности. Порядок расчетов для круглого фасонного резца, реализуемый на ЭВМ, следующий (рис. 2.3).

Расстояние узловых точек до базовой поверхности (условно за базовую принята поверхность, соответствующая узловой точке 1) (рис. 2.4) определяется как:

Рис. 2.3. Схема коррекционного расчета круглого фасонного резца

Рис. 2.4. Схема коррекционного расчета призматического

фасонного резца

Для любой точки профиля Х:

Порядок расчета величин ...
и
при коррекционном расчете призматических фасонных резцов аналогичен. Далее определяются расстояния
(рис. 2.5) от узловых точек до задней поверхности, соответствующей 0 точке, и задние углы:
;
;
;
;
. Расстояние узловых точек до базовой поверхности (условно за базовую принята поверхность 1) определяется по формуле

Рис. 2.5. Схема расчета расстояний узловых точек

от базовой поверхности

2.1.7. Назначение допусков на размеры профиля фасонного резца, шаблона и контршаблона

При назначении допусков на размеры профиля фасонного резца следует помнить, что величины
являются замыкающими звеньями размерной цепи. Допуск на эти размеры принимается равным 1/2....1/3 допуска на соответствующие замыкающие звенья профиля детали. Например, за базовую поверхность принята поверхность резца, обрабатывающая поверхность детали с
мм. Высота профиля детали, соответствующая узловой точке 2, с
мм равна;
мм. Допуск на расстояниеузловой точки 2 резца от базовой поверхности будет равен (1/2....1/3) от величины±0,12, т.е. 0,06...0,04 мм.

Шаблоны и контршаблоны для комплексной проверки профиля фасонных резцов проектируются как профильные калибры, контролирующие на просвет.

При контроле на просвет шаблон, имеющий негативный профиль резца, прикладывается к нему так, чтобы базовые поверхности профиля шаблона и резца плотно прилегали друг к другу, а на остальных поверхностях при этом должен образоваться просвет. Величина его не должна превышать допуск на размер соответствующего элемента профиля резца.

Если на каком-либо участке профиля величина просвета больше допуска или равна нулю (профиль шаблона касается профиля резца), это свидетельствует о том, что на данном участке профиль резца выполнен с недопустимым отклонением и размер профиля на этом участке подлежит проверке на микроскопе или иным универсально-измерительным средством.

Допуски на линейные размеры у шаблонов задаются в тело шаблона, а у контршаблонов симметрично. Величина этих допусков принимается равной у шаблонов от 1/2...1/3 поля допуска соответствующих размеров профиля резца и соответственно у контршаблонов от 1/2...1/3 от поля допуска соответствующих размеров профиля шаблона. Однако, учитывая возможности инструментального производства, они не должны быть меньше допусков, указанных в табл. 2.2.

Общие указания по выполнения проекта (работы).

Оформление графической части проекта (размер формата, буквенные обозначения, шрифты, штриховка и т.д.) должно быть выполнено в соответствии с ЕСКД.

Основные изображения на рабочих и сборочных чертежах выполняются в натуральную величину, т.к. это позволяет наиболее полно представить действительные размеры и форму проектируемого инструмента.

Инструменты и их сечения, поясняющие форму и геометрические параметра режущей части, форму фасонного контура и т.п., могут быть выполнены в увеличенном масштабе, достаточном для более четкого выполнения конструктивных особенностей изображаемых элементов.

Расчетные схемы и графические построения профилей выполняются в увеличенном масштабе, величина которого устанавливается в зависимости от требуемой точности построения.

Рабочие чертежи проектируемых инструментов, кроме изображений основных проекций, разрезов и сечений, должны иметь необходимые размеры, допуски на размеры, обозначения классов чистоты поверхности, данные о материале и твердости отдельных частей инструмента, а также технические требования к готовому инструменту для контроля, регулировки, переточки, испытаний.

Расчетно-пояснительная записка объемом до 30-40 страниц выполняется машинописным способом. Она должна быть составлена кратко, написана и изложена хорошим литературным языком.

Расчеты должны содержать исходные формулы, подстановку соответствующих цифровых величин, промежуточные действия и преобразования, достаточные для проверки без дополнительных расчетов.

Все принимаемые решения по вопросу выбора конструктивных параметров проектируемого инструмента и материала режущей части должны сопровождаться обоснованиями.

Принятые нормативные, табличные и другие данные должны сопровождаться ссылками на используемые источники. Рекомендуется пользоваться для этой цели официальными справочными материалами.

Для каждого проектируемого инструмента необходимо разработать технические условия, положив в их основу требования к обрабатываемому изделию и технические условия на аналогичные конструкции инструмента.

Разрабатывая новый инструмент, нужно иметь в виду требования по точности и технологичности изготовления, особенностям заточки и его производительности. Нужно предусмотреть экономию дорогостоящих инструментальных материалов, практикуя для этого сборные, сварные конструкции и т.п.

Крепежно-посадочные части проектируемых инструментов должны быть рассчитаны и приведены в соответствие с размерами стандартизованных посадочных мест существующих станков или приспособлений.

Проектирование фасонных резцов

Фасонные резцы применяются для обработки деталей с фасонным профилем. Задачей конструктора, проектирующего фасонный резец, является определение таких размеров и форм его профиля, которые при проектируемых углах его заточки и установки создавали бы на обрабатываемой детали профиль, заданный ее чертежом. Связанные с этим расчеты называются обычно коррекционными или просто коррегированием профиля фасонных резцов.

Подготовка исполнительных чертежей деталей.

При коррекционном расчете следует определить координаты всех точек, составляющих профильную линию фасонного режущего лезвия резца. Для этого рассчитывают координаты узловых точек заданного фасонного профиля и в отдельных случаях, когда имеются криволинейные участки, также координаты отдельных точек, находящихся между узловыми.

Исходя из этих соображений, прежде чем приступить к коррекционным расчетам, необходимо предварительно проверить, имеются ли на исполнительных чертежах фасонных деталей все координатные размеры от базовых поверхностей до узловых точек, и если они не указаны, то необходимо определить недостающие координатные размеры до всех выбранных точек. На чертежах фасонных деталей всегда имеются размеры, которые позволяют определить недостающие координатные размеры. Основные и дополнительные коррекционные расчеты фасонных режущих лезвий резцов производят по номинальным размерам.

При наличии на фасонном профиле радиусных переходов определяют расстояния до узловых точек, образуемых пересечением сопряженных профилей участков (без учета радиусов закругления переходной поверхности).

При расчете круглых фасонных резцов определяют радиусы R1,R2,R3 и т.д. окружностей, проходящих через узловые расчетные точки. При расчете призматических фасонных резцов определяются расстояния от узловых точек нормального фасонного профиля резца до некоторой произвольно выбранной координатной оси. Такая исходная координатная ось обычно проводится через точку или через базовую линию, которые находятся на высоте центра вращения детали.

Методика расчета профиля фасонных резцов.

Исходными данными для проектирования резца являются данные об обрабатываемой детали (материал и твердость, форма и размеры фасонного профиля, классы чистоты и точности).

Выбор конструкции фасонных резцов.

При выборе конструкции фасонного резца из быстрорежущей стали принимаются во внимание следующие соображения.

Стержневые фасонные резцы являются наиболее примитивной конструкцией этого вида резцов; они дешевы в изготовлении, но допускают небольшое количество переточек. Поэтому стержневые резцы целесообразно применять для изготовления небольших партий деталей при условии, что экономия вследствие применения фасонных резцов превышает стоимость их изготовления. Часто стержневые фасонные резцы применяются в качестве инструмента второго порядка, т.е. для изготовления режущих инструментов со сложным профилем.

Призматические фасонные резцы дороже в изготовлении, чем стержневые, но допускают значительно большее количество переточек. При прочих равных условиях стоимость обработки одной детали призматическим фасонным резцом ниже, чем стержневым; это возможно в условиях крупносерийного и массового производства.

Большим преимуществом призматических фасонных резцов с ласточкиным хвостом является высокая жесткость их крепления, благодаря чему они обеспечивают более высокую точность обработки по сравнению с круглыми фасонными резцами.

Круглые фасонные резцы как тела вращения удобны и дешевы в изготовлении, а количество допускаемых ими переточек велико; таким образом, расходы, приходящиеся на одну изготовленную деталь, при обработке круглыми фасонными резцами являются наименьшими. Вследствие этого фасонные резцы в условиях крупносерийного и массового производств получили наибольшее распространение. Другим важным преимуществом круглых фасонных резцов является удобство обработки ими внутренних поверхностей.

К их недостаткам относится:

· резкое уменьшение угла заострения по мере приближения режущих кромок к оси;

· искривления режущих кромок, возникающие при пересечении конических участков профиля резца передней плоскостью.

Фасонные резцы с напаянными твердосплавными пластинками, допускают многократное использование корпуса. Однако они не получили широкого распространения из-за трудностей технологического порядка.

Выбор конструктивных параметров фасонных резцов производится по таблицам (приложение 1 и 2) в зависимости от размеров фасонного профиля обрабатываемой детали. При этом основным параметром, влияющим на размеры резцов, является глубина фасонного профиля, которая определяется по формуле:

t max = r max - r min , (1.1)

где t max , r min ~ соответственно наибольший и наименьший радиусы

фасонного профиля детали.

При назначении диаметра резца руководствуются следующими соображениями. Для уменьшения расхода материала резца на одну обработанную

деталь всегда выгодно работать резцом наименьшего диаметра. Со всех других точек зрения желательно работать резцом возможно большего диаметра, так как:

· улучшается теплоотвод и появляется возможность увеличения
скорости резания;

· снижается трудоемкость изготовления резца, приходящаяся на одну деталь, вследствие повышения срока службы из-за увеличения количества переточек.

Вместе с тем, изготовление и эксплуатация фасонных резцов слишком большого диаметра вызывает ряд неудобств, вследствие чего резцы диаметром более 120 мм не применяют.

В таблице (приложение 1) приведены минимально допустимые значения радиусов резца, которые определяется глубиной обрабатываемого профиля и минимально необходимым диаметром оправки или хвостовика для его закрепления.

Длину призматических резцов желательно назначать наибольшей, чтобы увеличить количество допускаемых переточек, максимальная длина ограничивается возможностью закрепления резцов в державках и трудностью изготовления длинных фасонных поверхностей. Остальные размеры фасонных резцов зависят главным образом от глубины и ширины обрабатываемого профиля.

Существуют различные способы закрепления призматических фасонных резцов . В книге рекомендуются размеры призматических фасонных резцов с ласточкиным хвостом. Указанные в таблице (приложение 2) размеры ласточкиных хвостов используются отечественными заводами, выпускающими многошпиндельные токарные автоматы.

Выбор переднего и заднего углов.

Угол , соответствующий наиболее удаленному от оси резца участку фасонного профиля, выбирается в соответствии с механическими свойствами обрабатываемого материала по таблице (приложение 3). Общепринятым является выбор величины угла из стандартного ряда: 5, 8, 10, 12, 15, 20 и 25 градусов .

Следует иметь в виду, что передний угол не является постоянным на различно удаленных от оси детали участках фасонного профиля; по мере удаления рассматриваемых участков профиля от оси детали передние углы уменьшаются.

При наружной обработке фасонными резцами с >0, во избежание вибраций не следует допускать чрезмерного снижения режущих кромок по отношению к оси обрабатываемой детали, как установлено практикой, это снижение не должно превышать (0,1-0,2) наибольшего обрабатываемого радиуса детали. Поэтому выбранный по таблице угол должен быть проверен по формуле:

На станках, как правило, устанавливаются нормализованные державки, имеющие стандартную конструкцию, поэтому, задний угол принимается в пределах 8-15°.

Необходимо отметить, что у фасонных, резцов по мере удаления рассматриваемых точек профиля от оси обрабатываемой детали задние углы возрастают.

Для создания удовлетворительных условий резания, на всех участках режущего профиля, перпендикулярных проекции режущей кромки на основную плоскость, должны быть обеспечена задние углы, не менее 4-5°. Поэтому в процессе коррекционного расчета профиля резца производится уточнение задних углов на всех участках.

Коррекционный расчет профиля фасонного резца.

Коррегирование профиля может производиться графическим и графоаналитическим способами . Последний способ является наиболее простым и наглядным, поэтому он рекомендуется для использования.

Для выполнения расчета профиля резца, на профиле детали необходимо выбрать ряд узловых точек, которые, как правило, соответствуют точкам соединения элементарных участков профиля.

Расчет круглых и призматических резцов выполняется по различным формулам.

а) Порядок расчета профиля круглого фасонного резца (рисунок 1).

Через узловую точку 1 провести лучи под углами и и полученные точки пересечения 2 и 3 соединить с центром детали О1.

В прямоугольном треугольнике 1a01 определить катет aO1 по формуле:

Вычислить значения углов для остальных точек по зависимости:

Из треугольников 1a01 и 2a01 определить стороны (А1 и А2)

Рисунок 1 - Графическое определение профиля круглого фасонного резца.

Вычислить длины отрезков Сi

Сi+1 = Ai+1 – A1 (1.6)

hp = R1 * sin ; (1.7)

В1 = R1 * cos , (1.8)

где R1 - наружный радиус резца.

Определить длины по формуле

(1.9)

Вычислить значение радиусов резца, соответствующие узловой точке 2

Вычислить углы заострения в узловых точках резца

(1.12)

Минимально допустимыми значениями углов у круглых резцов являются: 40° при обработке меди и алюминия; 50° - при обработке автоматной стали; 60° - при обработке легированных сталей; 55° -при обработке чугуна.

Произвести проверку задних углов минимально допустимое значение (4-5°) в нормальных сечениях к проекциям режущих кромок на основную плоскость. Вычисление выполняется по формуле:

Определить значения как разности

(1.14)

Построить профиль фасонного резца в нормальном сечении N-N , приняв за начало координат точку 1. Координаты точек профиля резца соответствуют: 2 n ; 3 n и т.д.

б) Особенности расчета профиля призматического фасонного резца (смотри рисунок 2).

Рисунок 2 - Графическое определение профиля

призматического фасонного резца.

Расчет призматического резца выполняется в той же последовательности, что и круглого резца. После вычисления величины Ci необходимо определить размеры Pi, которые являются катетами прямоугольных треугольников 1а2

Таким образом, обобщенная формула для расчета радиуса произвольной точки профиля круглого фасонного резца имеет вид:

При расчете призматических резцов используется зависимость

Очертания угловых и радиусных участков

Профили фасонных деталей обычно состоят из расположенных под различными углами к их оси прямолинейных участков и участков, очерченных дугами окружностей. В связи с тем, что размеры глубины профиля резца искажаются по сравнению с соответствующими размерами профиля детали, угловые размеры его профиля также соответствующим образом меняются, а дуги окружностей превращаются в кривые линии, точные очертания которых могут быть заданы только расположением ряда достаточно близко отстоящих друг от друга точек.

Угловые размеры профиля резца (рисунок 3) определяют по формуле:

Рисунок 3 - Вычисление угловых размеров профиля фасонного резца.

где - угол профиля резца;

Измеренное перпендикулярно боковым плоскостям резца расстояние между узловыми точками.

Необходимость в определении формы криволинейных участков профиля резца по положению ряда его точек возникает сравнительно редко, так как в большинстве случаев с достаточной для практики точностью на рассчитываемом участке профиля резца проводят подобранную заменяющую дугу окружности.

Радиус и положение центра такой дуги определяют при решении общеизвестной задачи - проведение окружности через три заданные точки. Необходимые расчеты выполняют следующим образом (рисунок 4).

Рисунок 4 - Определение заменяющего радиуса профиля резца.

За начало координат 0 принимают одну из трех расположенных на криволинейном участке профиля резца узловых точек. Ось X проводят параллельно оси детали, а ось Y - перпендикулярно ей. Координаты X 0 и Y 0 центра "заменяющей" дуги окружности определяют по формулам:

(1.19)

где: x 1 - меньшая, a x 2 - большая координаты двух используемых

при расчете точек;

y 1 и y 2 - координаты точек I и 2;

(1.20)

Радиус этой дуги рассчитывают по формуле

При часто встречающемся симметричном расположении заменяющей дуги

расчет этих величин значительно упрощается (рисунок 4):

окружности расчет этих величин значительно упрощается:

Остается определить только и

Приведенные выше зависимости часто заменяют соответствующими графическими построениями. При условии выполнения таких построений в увеличенном масштабе и с достаточной точностью, они приводят к удовлетворительным для большинства случаев результатам.

Дополнительные режущие кромки фасонных резцов.

Кроме основной режущей части , создающей фасонные очертания обрабатываемой детали (рисунок 5), фасонный резец в большинстве случаев имеет дополнительные режущие кромки S 1 подготовляющие отрезку детали от прутка, и S 2 , обрабатывающие фаску или часть детали, срезаемую при подрезке.

Рисунок 5 - Дополнительные режущие кромки фасонных резцов.

При обработке фасок соответствующие режущие кромки должны иметь перекрытие S 3 , равное 1-2 мм, а резец должен заканчиваться упрочняющей частью S 4 шириной до 5-8 мм. Ширина под отрезку S 5 должна быть больше ширины режущей кромки отрезного резца. К дополнительным режущим кромкам фасонного резца предъявляются следующие требования:

1) Во избежание трения задних поверхностей резца о деталь дополнительные режущие кромки не должны иметь перпендикулярных к оси де­тали участков, а должны быть наклонены к ней под углом не менее 15°.

2) В целях облегчения установки подрезного или отрезного резцов желательно, чтобы дополнительные режущие кромки отмечали на обрабатываемой детали точное положение конечных контурных точек. Например, после обработки фасонным резцом детали, показанной на рисунке 5, легко установить подрезной резец по точке перегиба профиля , а отрезной по точке , в результате чего готовая деталь будет иметь задан­ную чертежом длину .

Таким образом, общая ширина резца определяется по формуле:

(1.23)

3) Режущая кромка, подготовляющая отрезку, не должна выступать за пределы рабочего профиля резца, т.е.

Способы уменьшения трения на участках профиля,

перпендикулярных оси детали.

Существенным недостатком фасонных резцов основного типа является отсутствие у них необходимых задних углов на участках профиля, перпендикулярных оси детали (рисунок 6).

Рисунок 6 - Трение между деталью и резцом на участках,

перпендикулярных оси детали.

На таких участках происходит трение между торцовой плоскостью детали, ограниченной радиусами и , и площадкой боковой плоскости профиля резца.

Так как на подобных участках резания не происходит и кромки на них являются лишь вспомогательными, то работа в этих условиях при небольших глубинах и обработке хрупких металлов возможна, но всегда сопровождается повышенным износом резца и ухудшением качества обработанной поверхности. С увеличением глубины профиля и повышением вязкости материала обработка перпендикулярных оси детали участков профиля становится невозможной.

С целью уменьшения трения и износа участков резца, перпендикулярных оси, применяют поднутрение под углом 2-3° или оставляют на режущей кромке узкую ленточку (рисунок 7).

Рисунок 7 - Способы уменьшения трения на участках профиля,

перпендикулярных оси детали.

Вследствие указанных конструктивных изменений, боковая плоскость профиля резца занимает положение (вид в плане), при котором она выходит из соприкосновения с деталью.

Существуют и другие способы улучшения условий резания на участках профиля, перпендикулярных оси. К ним относятся: заточка на резцах дополнительных углов или поворот оси резца относительно оси детали .

Указание по выбору допусков на изготовление фасонных резцов.

При назначении допусков на изготовление фасонного резца необходимо, прежде всего, выбрать базовые поверхности детали (радиальные и осевые).

Различают внутренние и внешние базы. Положение внутренних баз относительно наружных определяется настройкой станка. Внешними базами служат ось и торец детали. За внутренние базы принимают те поверхности детали, размеры или расстояния которых заданы от внешних баз с наиболее высокой точностью.

Как показано на рисунке 8, от положения базовой поверхности БР, связанной радиальным базовым размером r Б c осью детали, являющейся для нее внешней базой обработки, непосредственно зависит только диаметр d Б.

Рисунок 8 - Технологический комплекс поверхностей обрабатываемых

фасонным резцом, внутренняя и внешняя базы обработки.

Поверхности I и П связаны с поверхностью Бр размерами глубины профиля. Внутренней осевой базой Б0 является здесь один из стыков поверхностей, связанный с внешней базой (торцем детали) осевым базовым размером l Б ; осевое положение узловых точек I и 2 (l1 и l2) относительно торца детали зависит от размера l Б и передаваемых резцом на деталь размеров, ширины профиля l 01 и l 02

Удобно следующим образом разделять размеры, используемые при проектировании и эксплуатации фасонных резцов:

· радиальные базовые размеры;

· размеры глубины профиля;

· осевые базовые размеры;

· размеры ширины профиля;

· размеры, характеризующие форму поверхностей.

Наладку фасонного резца в радиальном направлении на обработку заданной детали выполняют по базовому размеру (внутренней базе).

Получение базового размера детали может быть выполнена с определенной точностью, которая лимитируется допуском на наладку . Его можно принять равным .

Размеры глубины и ширины профиля детали вычисляются по формулам:

(1.24)

Размеры глубины профиля резца отличаются от соответствующих размеров профиля детали и вычисляются по аналогичным формулам с точностью до 0,01 мм, а размеры ширины отдельных участков профиля совпадают с размерами соответствующих участков профиля детали.

Допуск на глубину профиля детали определяется по формуле:

Для выбора допусков на глубины профиля резца используется фор­мула

где - допуск на соответствующую глубину профиля детали;

Коэффициент искажения.

При определении допусков на размеры ширины профиля исходят из того, что ширины профиля резца равны ширинам профиля детали. Кроме того, отклонения от расчетных размеров геометрических параметров не оказывают влияния на ширину профиля. Поэтому, учитывая лишь компенсации эксплуатационных погрешностей, можно принять:

(1.27)

где - допуск на ширину профиля резца;

Допуск на ширину профиля изделия.

Допуски переднего и заднего углов влияют на отклонения глубины профиля резца. Установлено, что при равных отклонениях углов и ,

задний угол вызывает большие погрешности глубины профиля, чем передний. Поэтому рекомендуется выбирать величины допусков углов и одинаковыми по величине, но различными по знаку. Кроме того, знак допуска переднего угла следует брать положительным, а заднего - отрицательным.

Допуски на диаметры резца назначаются по формуле

Построение шаблонов для контроля профиля резцов.

По результатам коррекционных расчетов можно построить профили шаблонов для контроля точности шлифования фасонных поверхностей резцов. Для этого, через базовые поверхности или точки параллельно и перпендикулярно оси или базе крепления резца проводят координатную линию, от которой в перпендикулярных направлениях откладываются расстояния, определяющие относительное положение всех точек фасонного профиля. Расположение узловых точек по глубине фасонного профиля шаблона определяется расчетным путем, а осевые расстояния равны осевым расстояниям между одноименными узловыми точками фасонного профиля детали.

Для облегчения контрольных измерений точности изготовления фасонного профиля шаблонов целесообразно на исполнительных чертежах шаблонов, кроме координатных размеров, вычислить и указать углы наклона контурных участков, а также длины всех лезвий.

Допуски на точность изготовления заданных чертежом линейных размеров фасонного профиля шаблона 0,01 мм.

Контршаблон служит для проверки фасонного профиля шаблона. Размеры его профиля соответствуют размерам шаблона и отличаются точности изготовления. Допуски на точность изготовления контршаблона принимаются равными 50% от допусков на изготовление шаблона.

Так как контроль профиля резца шаблоном и профиля шаблона контршаблоном производится "на просвет", то рабочие участки шаблона и контршаблона выполняют в виде узкой полоски шириной 0,5-1,0 мм. В точках внутренних сопряжений участков фасонного профиля без закреплений выполняются отверстия или прямоугольные прорези с целью плотного контакта с измеряемой поверхностью.

Разработка и оформление исполнительных чертежей фасонных резцов.

На рабочих исполнительных чертежах фасонные резцы должны быть изображены в двух проекциях. Точные размеры резцов заданы чертежами шаблонов и поэтому повторная простановка размеров фасонного профиля на чертежах резцов не обязательна.

Для правильной ориентации фасонного профиля резца в процессе шлифования на исполнительных чертежах должны быть указаны диаметры или расстояния до базовых поверхностей от крайних узловых точек фасонного профиля резца.

Основными размерами, которые должны быть указаны на исполнительных чертежах фасонных резцов, являются: габаритные размеры, размеры базовых отверстий или поверхностей, глубина и угол заточки, диаметр контрольной окружности на торце круглых резцов, если она предусмотрена расчетом, размеры крепежного венца.

Чтобы исключить в процессе работы возможность поворота круглых фасонных резцов на оправках, на торцах резцов изготовляют либо кольцевые пояски с рифлениями прямоугольного сечения, либо отверстия под штифт.

Штифт вставляется в отверстие резца, а рифления, как в первом, так и во втором варианте исполнения, соприкасаются с рифленым пояском стоек, в которых закреплены резцы. Шаг зубцов рифлений 3-4 мм. Существует способ закрепления с помощью клиновых канавок .

На круглых резцах малых диаметров, срезающих стружку малого сечения, никаких конструктивных мероприятий, предупреждающих поворот резцов, не делается; резцы крепятся только за счет сил трения.

Длина призматических резцов должна быть 75-100 мм, чтобы резец можно было перетачивать много раз. Однако окончательная длина резца должна быть согласована с местом его установки на станке. Для точной установки резца на высоте центра детали и увеличения устойчивости резца в рабочем положении в его нижней части изготавливают отверстие для регулировочной шпильки.

Проектирование протяжек

Общие указания

Приступая к разработке конструкции протяжки, конструктор должен иметь четкое представление о том, каким требованиям должна удовлетворять проектируемая протяжка. В зависимости от конкретных производственных условий требования бывают различными. В одних случаях требуется, чтобы протяжка имела наибольшую стойкость, в других - чтобы она обеспечивала наименьшую шероховатость и наибольшую точность, в третьих - нужно, чтобы протяжка имела наименьшую длину (иногда даже ограниченную конкретным размером). Протяжки, удовлетворяющие одним из этих требований, могут не удовлетворять другим. Например, протяжки для обработки особо точных отверстий с высоким классом чистоты поверхности должны иметь большое число чистовых зубьев и работать с малыми подачами. Часто чистовая часть протяжки в этом случае оказывается длиннее черновой. Поэтому такие протяжки не могут быть короткими.

При использовании излагаемой ниже методики можно проектировать протяжки, удовлетворяющие различным требованиям. Однако, в зависимости от конкретных производственных условий и требований, предъявляемых к детали, конструктор, используя данные рекомендации, может дополнять или изменять исходные величины, приведенные в таблицах.

Так, в случае высоких требований к шероховатости детали, конструктор должен увеличить число чистовых зубьев по сравнению с числом зубьев, приведенным в соответствующей таблице. При этом не допускать больших подач на черновых зубьях, выбирая из просчитанных вариантов такой, в котором подачи будут наименьшими.

При конструировании протяжек большое внимание необходимо уделять выбору оптимального варианта схемы резания, так как плавность работы, нормальное размещение или отвод стружки, стойкость и др. эксплуатационные качества инструмента во многом зависят от принятой схемы резания.

Методика расчета протяжек различных типов во многом аналогична за исключением расчета некоторых конструктивных элементов.

Методика проектирования круглых протяжек .

Исходными данными для проектирования протяжки являются:

а) данные об обрабатываемой детали (материал и твердость, размеры отверстия до и после протягивания, длина обработки, класс чистоты и точность обработки, а также другие технические требования к детали);

б) характеристика станка (тип, модель, тяговое усилие и мощность привода, диапазон скоростей, длина хода штока, тип патрона) ;

в) характер производства;

г) степень автоматизации и механизации производства.

Выбор материала протяжки.

Проектирование протяжки начинается с выбора материала протяжки. При этом необходимо учитывать:

· свойств обрабатываемого материала,

· вида протяжки,

· характера производства,

· класс чистоты и точности поверхности детали (приложение 6).

Для стали, руководствуясь приложением 5, предварительно устанавливают, к какой группе обрабатываемости относится сталь заданной марки. Если стали заданной марки в приложении 5 нет, то она относится к той группе обрабатываемости, в которой находится марка стали, наиболее близкая к ней по химическому составу и твердости, либо по физико-механическим свойствам.

Выбор способа соединения тела протяжки и хвостовика

Протяжки по своей конструкции могут быть: цельными, сварными и сборными. Все протяжки из стали ХВГ изготовляются цельными, независимо от их диаметра.

Рисунок 11 - Режущая часть протяжки с подъемом на каждый зуб

а) общий вид; б) продольный профиль черновых и чистовых зубьев; в) продольный профиль калибрующих зубьев; г) поперечный профиль черновых зубьев; д) варианты выполнения канавок для разделения стружки.

Протяжки же из быстрорежущей стали марок Р6М5, Р9, P18 должны изготавливаться цельными когда их диаметр ; сварными с хвостовиком, из стали 45Х если ; сварными или с ввертышем из стали 45Х, если D>40 мм. Сварка хвостовика со стержнем протяжки производится по шейке на расстоянии 15-25 мм от начала переходного конуса.

Рисунок 12 Режущая часть протяжки переменного резания .

а) общий вид режущей части (I-черновые зубья; П- переходные зубья; Ш- чистовые зубья; IV- калибрующие зубья);

б) продольный профиль зубьев;

в) поперечный профиль черновых и переходных зубьев (1-прорезной зуб; 2-зачищающий зуб);

г) поперечный профиль чистовых секционных зубьев;

д) поперечный профиль чистовых зубьев (3-второй зуб второй секции; 4-первый зуб второй секции; 5-второй зуб первой секции; 6-первый зуб первой секции).

Тип хвостовика выбирается в зависимости от вида патрона, имеющегося на протяжном станке. Размеры хвостовиков приведены в приложении 7.

Для того чтобы хвостовик свободно проходил через отверстие, предварительно подготовленное в детали, и чтобы он в то же время был достаточно прочным, диаметр его выбирают по таблицам ближайшим меньшим к диаметру отверстия детали до протягивания. Если выбранному диаметру хвостовика соответствует усилие протягивания, допустимое по условию его прочности, значительно большее, чем тяговое усилие станка Q, то диаметр хвостовика можно уменьшить по конструктивным соображениям.

Выбор переднего и заднего углов. Передний угол (приложение 8) назначается в зависимости от обрабатываемого материала и вида зубьев (черновые и переходные, чистовые и калибрующие).

Определение припуска под протягивание производится по формуле:

(2.1)

где - наибольший размер обрабатываемого отверстия,

(2.2)

где - наименьший размер предварительного подготовленного отверстия; допуск на диаметр отверстия.

Определение подъема на зуб.

Для протяжек, работающих по профильной схеме резания, подъем на зуб делается одинаковым для всех режущих зубьев (приложение 9). На последних двух-трех режущих зубьях подъем постепенно уменьшается в направлении к калибрующим зубьям.

У протяжек переменного резания подъем черновых зубьев определяется по стойкости. Стойкость протяжки определяется стойкостью ее чистовой части; стойкость черновой части должна быть равна или должна быть несколько больше но, ни в коем случае не меньше стойкости чистовой части.

Обычно подъемы на зубьях чистовой части составляют 0,01-0,02 мм на диаметр. Меньшие значения подъемов применяются редко из-за трудностей их выполнения и контроля. В связи с тем, что чистовая часть протяжек переменного резания имеет два типа зубьев: первый - с подъемом на каждый зуб (рисунок 14,а) и второй - (рисунок 14,6) с подъемом на секцию из двух зубьев, при одном и том же подъеме на диаметр толщина получается разной.

Рисунок 14-Толщина среза чистовой части протяжки переменного резания.

При подъеме на каждый зуб толщина среза равна удвоенной величине подъема на сторону, т.е. . При секционном же построении зубьев она равна подъему, т.е. . Подачи, рекомендуемые для чистовых зубьев протяжек переменного резания, указаны в приложении 10. Скорости резания в зависимости от свойств обрабатываемого материала, чистоты и точности обработки указаны в приложении 11. В зависимости от выбранной скорости резания по номограммам (приложение 12) определяет стойкость чистовой части протяжки. Если для конкретных условий эта стойкость окажется недостаточной, ее можно увеличить, снизив ранее выбранную скорость резания. Затем по стойкости, найденной для чистовых зубьев, и принятой скорости резания находят толщину среза черновых зубьев.

Определение глубины стружечной канавки, смотри рисунки 11, 12, 13.

производится по формуле:

(2.3)

где - длина протягивания;

Коэффициент заполнения стружечной канавки выбирается по приложению 13.

Для обеспечения достаточной жесткости протяжки, имеющей диаметр сечения по дну стружечной канавки менее 40 мм, необходимо чтобы глубина стружечной канавки не превышала .

Параметры профиля режущих зубьев в осевом сечении выбираются в зависимости от глубины стружечных канавок для одинарных протяжек в приложении 13, а для протяжек переменного резания в приложения 14.

Так как одному профилю в приложении 14 соответствует несколько значений шага, то берется меньший из них.

Примечание: С целью получения лучшего качества обработанной поверхности шаг режущих зубьев одинарных протяжек делается переменным и равным

Наибольшее число одновременно работающих зубьев вычисляется по формуле:

Полученная при расчете дробная часть отбрасывается.

Определение максимально допустимой силы резания

Сила резания ограничивается тяговым усилием станка или прочностью протяжки в опасных сечениях – по хвостовику или по впадине перед первым зубом . Наименьшее из этих усилий должно приниматься в качестве максимально допустимой силы резания .

Значения , и определяются следующим образом.

Расчетное тяговое усилие станка , учитывающее КПД станка, обычно принимается равным:

(2.5)

где - тяговое усилие по паспортным данным станка (приложение 15).

Сила резания, допускаемая прочностью хвостовика на разрыв в сечении (приложения 7), определяется по формуле:

(2.6)

где - площадь опасного сечения.

Значения выбираются в зависимости от материала хвостовика: для сталей Р6М5, Р9 и PI8- = 400 МПа для сталей ХВГ и 45Х- =300 МПа. Сила резания, допускаемая прочностью опасного сечения режущей части определяется по формуле:

(2.7)

где - диаметр опасного сечения

Для протяжек из сталей Р6М5, Р9 и PI8 диаметром до 15 мм рекомендуется

400...500 МПа;

диаметром свыше 15 мм = З5О...400 МПа;

для протяжек из стали ХВГ (все диаметры) = 250 МПа.

Определение осевой силы резания при протягивании.

Осуществляется по формуле:

где - смотри приложение 16.

Диаметр отверстия после протягивание.

При проектировании одинарной протяжки полученное значение сравнивается с тяговым усилием станка , с силами резания, допускаемыми прочностью протяжки в опасном сечении и по прочности хвостовика .

При проектировании групповой протяжки вычисленная по формуле (2.9) сила резания используется для расчета числа зубьев в секции:

И назначаются только для групповых протяжек по приложению 10.

Определение диаметра передней направляющей части осуществляется по диаметру отверстия до протягивания с отклонениями по посадкам f7 или e8.

Определение размеров режущих зубьев.

У одинарных протяжек диаметр первого зуба принимается равным диаметру передней направляющей части, диаметр каждого последующего зуба увеличивается на SZ.

На последних режущих зубьях подъем на зуб постепенно уменьшается. Диаметры этих зубьев соответственно 1,2SZ и 0,8SZ.

У протяжек переменного резания первые зубья черновой и переходной секций называются прорезными, а последние называются зачищающими. Каждый из зубьев срезает слой материала одинаковой ширины с одинаковым подъемом SZ.

Зачищающий зуб выполняется цилиндрической формы диаметром на ()мм меньше, чем диаметр прорезных зубьев. Допуск на диаметр режущих зубьев назначается

Вычисление числа режущих зубьев у одинарных протяжек выполняется по формуле:

(2.13)

Число калибрующих зубьев принимается .

Число секций черновых зубьев у протяжек переменного резания определяется по формуле:

Если при вычислении получается дробным число, то оно округляется до ближайшего меньшего целого числа. При этом остается часть припуска, которую называют остаточным припуском , его определяют по формуле:

(2.15)

В зависимости от величины, остаточной припуск может быть отнесен к черновой, переходной или чистовой части. Если половина остаточного припуска превышает величину подъема зубьев на сторону первой переходной секции, то для срезания ее назначается одна дополнительная секция черновых зубьев. Подъем зубьев на переходной части выбирается из приложения 10.

Если половина остаточного припуска меньше величины подъема на сторону первой переходной секции, но не меньше 0,02-0,03 мм, то остаточный припуск переносится на чистовые зубья, число которых соответственно увеличивается. Микронная часть остаточного припуска переносится на последние чистовые зубья.

Таким образом, число черновых зубьев:

Числа переходных, чистовых и калибрующих зубьев выбирают по приложению 10 и корректируют в зависимости от распределения остаточного припуска. Общее число зубьев протяжки:

Шаг калибрующих зубьев у одинарных цилиндрических протяжек принимается равным:

(t определяется по таблице приложения 13).

У протяжек переменного резания средние значения шага чистовых и калибрующих зубьев определяются из условия (приложение 14):

. (2.19)

Полученные величины шага округляются до табличных значений.

Первый шаг чистовой части (между первым и вторым зубьями) имеет большее значение. Переменность шагов переходит с чистовой на калибрующую часть в любой последовательности.

Определение конструктивных размеров задней направляющей части.

Дня цилиндрических протяжек задняя направляющая часть имеет форму цилиндра диаметром, равным наименьшему диаметру протянутого отверстия.

Примечание: У длинных и тяжелых протяжек, поддерживаемых в работе люнетом, определяют диаметр задней опорной цапфы.

Определение расстояния до первого зуба протяжки по формуле:

где - длина хвостовика (приложение 7); , то делают комплект протяжек. Общее число режущих зубьев делится на принятое число проходов таким образом, чтобы длины протяжек каждого прохода были равными. Диаметр первого режущего зуба протяжки данного прохода принимается равным диаметру калибрующих зубьев у протяжки предыдущего прохода.

Назначение конструктивных элементов стружкоразделительных канавок у одинарных протяжек производится по приложению 17, а у протяжек переменного резания конструктивные элементы для разделения стружки рассчитываются в следующем порядке.

Весь периметр стружки срезаемой одной секцией, разделяется на равные части между зубьями секции. На каждый зуб секции приходится часть периметра, равная:

Число режущих секторов, а значит, и выкружек определяется по формуле:

где Б - ширина режущего сектора, которую рекомендуется

определять по формуле:

(2.27)

Ширина выкружек определяется по формуле:

(2.28)

Число выкружек для чистовых зубьев можно рассчитать по следующей формуле (с округлением полученных результатов до ближайшего четного числа):

На последней переходной секции и на всех чистовых зубьях для обеспечения перекрытия выкружек режущими секторами последующих зубьев ширина выкружек принимается на 2-3 мм меньше, чем на первых секциях переходных зубьев, т.е.

При секционном построении чистовых зубьев диаметры их (внутри одной секции) выбираются одинаковыми. Это же относится к последней секции переходных зубьев.

Радиус выкружек назначается в зависимости от ширины выкружки и диаметра протяжки (приложение 18).

Выкружки на чистовых зубьях и на последней секции переходных зубьев наносятся на каждом зубе и располагаются в шахматном порядке относительно предыдущего зуба. Если протяжка имеет одну переходную секцию, то она строится как последняя переходная.

Методика проектирования шлицевых протяжек.

Различают три типа шлицевых протяжек: типа А, тип Б и тип В. У протяжек типа А зубья располагаются в следующем порядке: круглые, фасочные, шлицевые; у протяжек типа Б: круглые, фасочные, шлицевые; у протяжек типа B: фасочные, шлицевые, а круглые отсутствуют.

Для расчета протяжки задают (рисунок 15): диаметр отверстия до протягивания D0, наружный диаметр шлицев D, внутренний диаметр шлицев d , число шлицев n, ширину шлицев В, размер шлицев m и угол фаски у внутреннего диаметра шлицевых пазов (если чертежом не заданы, то конструктор назначает сам). Характер производства, материал детали, твердость, длину протягивания l, требуемую шероховатость поверхностей и другие технические требования, а также модель, тяговое усилие Q станка и ход штока.

Последовательность расчета такая же, как и при проектировании круглых протяжек. Однако, учитывая конструктивные особенности шлицевого профиля, дополнительно выполняют следующие расчеты.

Определение наибольших значений режущих кромок (рисунок 16) фасочных, шлицевых и круглых зубьев.

Длина режущих кромок на фасонных зубьях приближенно определяется по формулам: для протяжек типа А

Рисунок 15 - Геометрические параметры исходного профиля шлицевой детали.

Для протяжек типа В и В