Введение

Фасонные резцы - это инструмент, режущие кромки которого имеют форму, зависящую от формы профиля обрабатываемой детали.

Фасонные резцы работают в трудных условиях, так как все режущие кромки одновременно вступают в резание и создают большие усилия резания. Их применение не требует высокой квалификации рабочего, а точность обрабатываемых деталей обеспечивается конструкцией самого резца. Тщательно рассчитанные и точно изготовленные фасонные резцы при правильной установке их на станках обеспечивают высокую производительность, точную форму и размеры обрабатываемых деталей.

Точность изготовления деталей фасонными резцами может быть достигнута до 9-12 квалитетов точности.

Круглые фасонные резцы используют для точения наружных и внутренних поверхностей, а призматические только для наружных. Основными преимуществами круглых фасонных резцов является простота их изготовления, большое количество переточек по сравнению с призматическими резцами. Резцы закрепляются на оправке и фиксируются от поворота с помощью рифлений, сделанных на одном из торцов.

Чаще рифления делаются на специальном кольце со штифтом, которое является частью державки для крепления резца на станке. В этом случае у резца сверлится отверстие под штифт.

Длина профиля фасонного резца берется несколько больше длины обрабатываемой детали. Допустимая длина профиля резца L p при креплении обрабатываемой детали в патроне ограничена.

Проектирование круглого фасонного резца

Фасонные резцы это дорогой и сложный инструмент. У круглого резца только сам резец изготовлен из быстрорежущей стали, а державка, на которой он крепиться изготовлена из конструкционной стали. Для того чтобы резец не поворачивался на державке, делается зубчатая рифленая поверхность.

Для изготовления круглых резцов целесообразно применять многоцелевые станки с ЧПУ.

При обработке на данных станках отмечается простота изготовления даже самых сложных фасонных профилей.

Основными конструктивными элементами фасонного круглого резца, которые необходимо определить, являются:

наружный диаметр резца;

диаметр отверстия;

профиль фасонного резца;

длина резца.

Наружный диаметр резца задается с учетом:

высоты профиля изделия,

расстояния необходимого для отвода стружки L,

минимальное значение величины стенки резца М.

Рисунок 1. Типоразмер фасонной поверхности

Размеры детали: D - 42 мм; D 1 - 45 мм; l 1 = 3 мм; l 2 -- 18 мм; l 3 = 33 mm;

L =40 мм; f = 0,5 мм.

Обрабатываемый материал - сталь 20XГ

Длину резца берем увеличенную по сравнению с длиной детали на 4 мм для компенсации неточности установки прутка относительно резца.

На поверхности, соприкасающейся с прутком делаем угол поднутрения для исключения затирания боковой поверхности резца об пруток.

Для облегчения точной установки резца на высоте центра изделия на теле резца должны быть сделаны насечки. Для удобства заточки рекомендуется на резце дать контрольную круговую риску, радиус которой равен hp.

Допуски на точность изготовления всех линейных размеров резца непосредственно не задаются. Задаются обычно допуски на изготовления всех размеров шаблона для данного резца, и профиль резца измеряется шаблоном. Допуски на изготовление шаблона принимаются в пределах 0,01-0,02мм.

Выбор материала режущий части.

Выбираем быстрорежущую сталь Р6М5.

Характеристика Р6М5.

Сталь Р6М5 в основном вытеснила стали Р18, Р12иР9и нашла применение при обработке цветных сплавов, чугунов, углеродистых и легированных сталей, а также некоторых теплоустойчивых и коррозионно-стойких сталей.

Прочность данного материала удовлетворительная. Износостойкость при малых и средних скоростях резания повышенная. Данный материал обладает широким интервалом закалочных температур.

Шлифуемость удовлетворительная.

Сталь Р6М5 используется для производства всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.

Химический состав стали Р6М5:

Твердость материала Р6М5 после отжига - НВ 10 -1 = 255 МПа.

Геометрия фасонного резца.

Фасонный резец, так же как и любой другой резец, должен быть снабжен соответствующими задними и передними углами с тем, чтобы процесс снятия стружки проходил при достаточно выгодных условиях.

Геометрические параметры режущей части - углы б и г - задают в базовой точке (или на базовой линии) режущей кромки в плоскости n, перпендикулярной базе крепления резца. За базовую принимают точку А, наиболее удалённую от базы крепления.

Рисунок 2. Геометрические параметры режущей части

Передний угол радиального круглого резца выполняют при его изготовлении, располагая переднюю поверхность на расстоянии h от оси резца, а задний угол получают за счёт установки оси резца выше оси детали на величину h р.:

h p = RЧsin(б)

где R = D/2 - радиус резца в базовой точке (D - максимальный диаметр резца).

Значение передних углов радиальных резцов назначают по табл. 5 в зависимости от обрабатываемого материала и материала резца.

Задний угол режущей кромки резца зависит от формы фасонного резца и от его типа, для круглых фасонных резцов задний угол выбирают в пределах 10 0 -15 0 . Для расчетов примем 15 0 .

Приведенные величины заднего и переднего углов относится только к наружным точкам профиля резца. С приближением рассматриваемых точек к центру круглого резца задний угол непрерывно возрастает, а передний угол уменьшается.

Расчет фасонного резца

Профиль фасонного резца, как правило, не совпадает с профилем обрабатываемой детали, что требует корректирования профиля резца.

Для этого определяют размеры нормального сечения для призматических и осевого сечения - для круглых резцов.

Корректирование профиля фасонного резца производится двумя способами:

графическим;

аналитическим;

Графические методы обеспечивают наибольшую точность, вместе с тем просты и приемлемы при корректировании профиля несложных по конфигурации резцов, при низких точностных требованиях и для ориентировочного определения профиля сложных и точных фасонных резцов. Все они основаны на нахождении натуральной величины плоской фигуры, определяемой нормальным или осевым сечением фасонного резца. В практике корректирование профиля фасонного резца производят аналитическим методом, обеспечивающим высокую точность.

При заднем и переднем угле равным 0 профиль резца будет в точности совпадать с профилем детали.

В нашем же случае углы не равняются 0, в этом случае можно заметить, что профиль резца по сравнению с профилем детали изменяться, все размеры профиля, измеряемые перпендикулярно оси детали, на резце изменяться.

Определим для нашего резца профиль режущей кромки двумя способами и сравним их.

Первый способ: Графический,

Второй способ: Аналитический.

Графический расчет профиля резца

Профилирование сводится к следующему. Характерные точки 1, 2, 3... горизонтальной проекции детали переносят на горизонтальную ось вертикальной проекции детали, а затем радиусами, описанными из центра вертикальной проекции детали, переносят на след передней поверхности резца. Этим достигают коррекции от наличия переднего угла. Полученные точки переносят со следа передней поверхности радиусами, описанными из центра резца, на горизонтальную ось его вертикальной проекции. В результате этого переноса вносится коррекция от наличия заднего угла. Полученные точки опускают вниз до пересечения с горизонтальными линиями, проведенными из характерных точек горизонтальной проекции детали.

На рис. 4 кроме профилирования, даны дополнительные режущие кромки резца, размеры которых могут быть учтены при оформлении его конструкции: S 1 - режущая кромка, подготавливающая отрезку детали от заготовки (как правило -- прутка); вершина ее не должна выступать за пределы рабочего профиля резца, т. е. t - должно быть меньше (или равно) t mах. При этом ширина канавки под отрезку должна быть на 0,5... 1 мм шире длины главной режущей кромки отрезного резца. Угол ц должен быть не менее 15°.

Дополнительная режущая кромка S 2 необходима для обработки фаски или подрезки детали; S 5 = 1...2 мм -- перекрытие; S 4 = 2...3 мм -- упрочняющая часть.

Таким образом, длина резца

L Р = l д + S 2 + S 4

где l д -- длина детали.

L p = 40 + 15 + 2 = 57 мм

Рисунок 4. Графический метод профилирования резца с заточкой под углом г

Диаметр круглого фасонного резца определим графическим методом. Наибольшая глубина обрабатываемого профиля

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

По наибольшей глубине обрабатываемого профиля по табл. 3 находим

D = 60 мм, R 1 = 17 мм.

где, R= D/2- радиус резца в базовой точке (D - максимальный диаметр резца).

Для получения заднего угла круглого фасонного резца вершина его в работе устанавливается ниже оси резца на расстоянии h.

Рисунок 5. Определение задних углов фасонного резца

Рассчитываем высоту заточки фасонного резца с базовой точкой относительно оси детали:

h p =17 * sin25=7,1 мм

Фасонный контур разбивается на отдельные участки, базовые точки, характеризующие концы участков, обозначаются цифрами и определяются координаты всех базовых точек, т.е. составляется таблица 1 (см. рисунок 5).

Базовые точки желательно расположить так, чтобы они попарно имели одни и те же радиусы r, что сокращает объем коррекционных расчетов. Неизвестные координаты точек определяются путем решения прямоугольных треугольников. Например: задается размер l i , после этого определяется радиус точки r 1 , а затем, имея радиус, аналогичным способом получают размер l i ” . Точность расчета координат точек детали 0,01 мм.

Так как фасонный резец обычно должен быть рассчитан по целому ряду узловых точек, то для удобства расчеты можно представить в виде таблицы

Таблица 1

Аналитический расчет профиля фасонного резца

Решая элементарные геометрические задачи, Количество характерных точек по которым определим радиусы точек профиля детали, как и в геометрическом методе - 8.

Обозначим цифрами 1,2,...., i условно точки заданного профиля, радиусы r 1 ,r 2 .... узловых точек и расстояния вдоль оси между ними l 21 .......l i1 определены из чертежа детали и сведены в таблицу 1. Пусть точка 1 расположена на высоте центра вращения детали (базовая точка). Через точку 1 проведем переднюю поверхность резца под углом г 1 . Вследствие наклона передней поверхности остальные узловые точки (2, 3, ..., i) располагаются ниже центра вращения детали.

Для расчета профиля круглых и призматических фасонных резцов необходимо определить расстояния C i1 по передней грани от i точки до точки 1.

Где r 1 , r i - радиусы базовой и i- ой узловой точки соответственно.

Следовательно, величина C i1 не связана с конструктивной формой резцов, т. е. формула справедлива как для призматических, так и круглых резцов.

Определяем радиус R i резцов для наружной обработки:

где г 1, б 1 - передний и задний углы для базовой точки 1;

Определяем расстояние глубины профиля в осевом сечении круглого фасонного резца:

t 2 =30-29,5=0,5 мм

t 3 =30-29,5=0,5 мм

t 4 =30-26=4 мм

t 5 =30-24,8=5,2 мм

t 6 =30-26=4 мм

t 7 =30-29,5=0,5 мм

t 8 =30-29,5=0,5 мм

Сравним размеры резца, полученные двумя методами:

Таблица 2.

Таким образом, максимальное расхождение между двумя методами составило 1,163 % .Сопоставляя эти два метода расчёта профиля фасонного резца, определяем, что наиболее точным является аналитический метод.

Погрешность не большая, поэтому для мелкосерийного производства можно использовать графический метод.

Проектирование шаблона и контршаблона

По результатам коррекционного расчета строится профиль шаблона для контроля точности профиля фасонной поверхности резца после шлифования, и контршаблон для контроля профилей шлифовального круга для обработки профиля резца. Для этого через базовую точку параллельно оси проводят координатную прямую, от которой откладывают вычисленные значения высоты профиля резца в характерных точках ДR i . Осевые размеры профиля резцов с осью, параллельной оси детали, равны осевым размерам детали.

Криволинейные участки профиля заданы в виде дуги радиуса r, величина которого определяется с использованием координат трех характерных точек, расположенных на криволинейном участке, либо координатами ряда точек, через которые проходит кривая.

Точность изготовления профиля ±0,01. Для облегчения шлифования по профилю выполняется фаска под углом 30°. Материал шаблона - сталь 20ХГ, твердость HRC 58...62.

Круглый фасонный резец является телом вращения, у которого вырезан угловой паз, для создания передней плоскости и пространства для схода стружки. Ось резца устанавливается выше оси детали, поэтому на фасонной режущей кромке создаются положительные задние углы

Круглые резцы более технологичны в изготовлении и допускают большее число заточек. Эти резцы имеют кольцевые и винтовые образующие. Материалом для круглых резцов служит преимущественно быстрорежущая сталь. Для закрепления круглых фасонных резцов в державку у торцовых поверхностей этих резцов предусматривают рифления, отверстия под штифт или пазы на торце. Конструктивные и габаритные размеры фасонных резцов можно выбирать в зависимости от наибольшей глубины профиля изготовляемой детали по таблицам.

Задание

Спроектировать круглый фасонной резец для Обработки заготовки из прутка диаметром D с подготовкой канавки под последующие отрезание.

Где D заг =80 мм, d 1 =67,d 2 =70, d 3 =78, d 4 =72, l 1 =3, l 2 =18,l 3 =30, l 4 =45

Точность размеров h12±T14\2

Материал ЛС 63-3 сигма б =350 МПа

Рис.1. Эскиз детали

Аналитический (коррекционный) расчет профиля резца

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФАСОННОГО РЕЗЦА

1.1 Выбор инструментального материала режущей части

По таб. 2.9 для режущей части резца выбираем быстрорежущую сталь Р6М5.

1.2 Выбор конструкции резца

По форме и конструкции фасонные резцы делятся на круглые, призматические и стержневые. Круглые резцы более технологичны в изготовлении и допускают большое количество переточек, поэтому для обработки заданной детали выбираем круглый резец с кольцевыми образующими. Для закрепления резца в державке торцовые поверхности снабжаются отверстиями под штифт.

1.3 Расчет фасонного резца

Dmax=80 мм – наибольший диаметральный размер детали. Dmin=62.76 мм – наименьший диаметральный размер детали. Наибольшая глубина профиля детали tmax=8.68 мм.

1.2 Определение расчетных параметров профиля детали

d расч. = d max - , где d расч. – максимальный диаметр с учетом допуска, Т – допуск на диаметр.

d расч.1 = 62.76- =62.635;	r расч.1 = =31.31;
d расч.2 = 67- 66.875;	r расч.2 = 33.43;
d расч.3 = 70- =69.875;	r расч.3 = 34.93;
d расч.4 = 71.89- =71.765;	r расч.4 =35.88;
d расч.5 = 74.32- =74.195;	r расч.5 = 37.11;
d расч.6 = 76.35- =76.225;	r расч. 6 = 38.11;
d расч.7 = 78- =77.875;	r расч.7 = 38.93;
d расч.8 = 76.58- =76.455;	r расч.8 = 38.22;
d расч.9 = 75- =74.875;	r расч.9 = 37.43;
d расч.10 = 73.57- =73.435;	r расч.10 = 36.71;
d расч.11 = 72- =71.875;	r расч.11 = 35.93;
d расч.12 =d рас13 = 69- =68.878;	r рас12 =r рас13 =34.43
d рас14 =d рас15 =80- =79.875	r рас14 =r рас15 =39.93

1.3 Определяем максимальную глубину профиля обрабатываемой заготовки: t = = =8.6825мм;

По справочной таблице для фасонных дисковых резцов с торцевыми рифлениями определяем исходя из глубины профиля:

Диаметр резца – 40мм; диаметр посадочного отверстия – 13мм.

Так как ширина данного фасонного резца больше 40мм, то будем использовать для обеспечения повышенной жесткости конструкции двухопорное крепление рис.1.

Число зубьев торцевых рифлений: Z = 34.

Число торцевых зубьев резца: Z = 32.

Передний угол: γ = 5°; задний угол: α = 0°.

Диаметр буртика с торцевыми зубьями: d б = 1,5d = 1,5×13=19.5 мм, где d– диаметр посадочного отверстия.

Длина буртика: l б = 3мм.

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

Рис.1

Ширина резца: В = l д +l доп +10, где l доп - ширина дополнительного лезвия для протачивания канавки под отрезание готовой детали l доп = 5мм.

В = 80+5+10=95мм.

Длина шлифуемой части отверстия:

l 1 = 0,25(В – l доп) = 0,25(80-5) = 18.75мм

1.4 Коррекционный расчет профиля круглого фасонного резца при его обычной установке на станке.

Сумма передних и задних углов: ε = γ+α = 5°

Расстояние от плоскости передней поверхности до оси резца:

Высота установки резца

H = R 1 sinε = 38.93×sin5° = 3,39мм

Расстояние от плоскости передней поверхности до оси заготовки:

m = r 1 sinγ = 31.31×sin5° = 2,79мм

Расстояние А 1 по расчетной схеме:

А 1 =r 1 cosγ = 31.31×cos20° = 29,421мм

Передний угол в точкиi: sinγ i =

sinγ 1 = = 0,0892	γ 1 =4.25	cosγ 1 =0.9511
sinγ 2 = 0,0839	γ 2 =4.98	cosγ 2 =0.9562
sinγ 3 = 0,0789	γ 3 = 3.17	cosγ 3 =0.9626
sinγ 4 = 0,0777	γ 4 =3.14	cosγ 4 =0.9690
sinγ 5 = 0,0751	γ 5 = 4.05	cosγ 5 =0.9729
Sinγ 6 = 0,0732	γ 6 = 4.20	Cosγ 6 =0.9802
Sinγ 7 =0,0716	γ 7 =2.73	Cosγ 7 =0.9790
Sinγ 8 =0.0729	γ 8 =3.053	Cosγ 8 =0.9750
Sinγ 9 =0.0745	γ 9 =3.62	Cosγ 9 =0.96766
Sinγ 10 =0,0761	γ 10 =3.82	cosγ 10 =0.93748
sinγ 11 =0,0776	γ 11 =4,2	cosγ 1 1 =0.98279
sinγ 12,13 =0.081	γ 12,13 =1.45	cosγ 12 , 13 =0.93748
sinγ 14,15 =0.0698	γ 14,15 =4.98	cosγ 14 , 15 =0.96766

Расстояние А i по расчетной схеме А i =r i *cosγ i

A 2 = r 2 cosγ 2 = 31.965766

A 5 = 33.185619

А 10 =34.4627023

А 11 =35.3116447

А 12,13 =32.2774364

А 14,15 =38,6386638

Расстояние С i по расчетной схеме, мм: С i = А i – А 1

С 2 = 2.2745766

С 12,13 =2.8564

Расстояние В 1 по расчетной схеме, мм: В 1 =R 1 cosε=39.5×cos30° = 34.208мм

В i = В 1 – С i

В 2 = В 1 – С 2 = 39.964мм

В 3 = В 1 – С 3 = 30.006

В 4 = В 1 – С 4 = 28.974

В 12,13 =31.358

В 14,15 =24.991

Расстояние угол в точки i: tgε i =

Порядок простановки осевых размеров профиля на шаблоне и контршаблоне следует стремиться сохранить тем же, что и на фасонном резце. Допуски на высотные и осевые размеры профиля шаблона должны быть на 1,5…2 раза меньше, чем на размеры резца, а допуски на размеры профиля контршаблона – в 1,5…2 раза меньше, чем на размеры шаблона.

Проектирование протяжки

Исходные данные для проектирования

Диаметр отверстия D о = 38.65мм.

Диаметр готового отверстия D=40 Н9 +0,030 мм.

Длина отверстия l = 80 мм.

Шероховатость поверхности Rа = 2.5 мкм.

Материал детали: СЧ20.

Механические свойства:

прочность σ в ≈ 200 МПа;

твердость HB=220

Модель станка 7А534.

Тяговая сила Р с = 250000 Н.

Наибольшая длина хода l р. к. = 1600 мм.

протяжка протягивание калибрующий зуб

Проектируемая протяжка предназначена для обработки круглого отверстия с точностью изготовления по 9 квалитету и шероховатостью поверхности Ra = 2.5 мкм. Требуемое отверстие в СЧ20, может быть получено протяжками, работающими по групповой или по профильной схеме резания.

Материал рабочей части принимаем Р6М5 ГОСТ 19265-73.

Вопрос о конкретной схеме резания будем решать, исходя из наименьшей длины рабочей части протяжки.

Для обеспечения высокой прочности протяжки принимаем целиковую конструкцию инструмента. Материал хвостовой части протяжки − легированная инструментальная сталь 40Xσ В ≈ 250 Мпа

P хв =[Ϭ] p *F ox

F ox = 0.25*π*D ox 2 =0.25*3.14*42 2 =1385.5 мм 2

P хв =200*1385,5=277100 Н

Геометрические параметры зубьев протяжки

передний угол зубьев γ = 10;

задний угол черновых и переходных зубьев α 0 = 3°;

задний угол чистовых зубьев α ч = 3°;

задний угол зубьев калибровки α к = 1°.

Расчет основных конструктивных элементов

Устанавливаем скорость, которую может обеспечить станок:

Подъем черновых зубьев Sz = 0,05 мм.

выбираем форму зуба с радиусной спиной. Предварительный шаг режущих зубьев для протяжки переменного резания.

t=(1,25 …. 1,5)L заг 0,5 =(1,25 …. 1,5)*80 0.5 =10мм

Коэффициент заполнения стружечной канавки

Глубина стружечной канавки, необходима для заполнения стружечной канавки

h= 0.5 = 0.5 =2мм

Принимаем глубину стружечной канавки h = 4мм; и шаг режущих зубьев принимаем t=12.

Остальные элементы принимаем из таблицы 3=4 мм

r=3мм R=7 мм

Число одновременно работающих зубьев.

Z раб =(lзаг/t)+1=80/10=9

Принимаем ближайшее меньшее число Z раб =9

Условие 3≤ Z раб ≤8 не выполняется. Но при обработке чугуна СОЖ не используется, поэтому максимальноеZ раб может быть увеличено.

В качестве Р доп принимаем наименьшую из 3 – х возможных ограничений: допустимого усилия в хвостовике; допустимого усилия по первому зубу; допустимого усилия по техническим характеристикам станка

: Р ох; P 01 ; Q.

P 01 =[Ϭ] p *F 01

F 01 =π(D 1 -2h) 2 /4

D 1 – диаметр первого зуба.

D 1 =d 0 min +2S z =38.65+0.1=38.75

P 01 =350*3.14(38.75-2*5) 2 /4=214637H

Q=(0.8….0.9)250000=200000

Поскольку Q˂ Р ох˂ принимаем Р доп =200000H

Число зубьев в группе Z c .

Z c ≥q 0 *π*D*Z раб* K p /P доп

K p = K p м K p к K p р =0.5*1,0*1,3=0.65

Максимальная сила резанья, возникающая при протягивании

P z = q 0 ∑ l p K p = q 0 *π*D*Z раб* K p / Z c =132*3,14*40*9*0.65=969888,3 H

P z ˂ P доп; 969888,3˂200000 H

Полный припуск на протягивание:

А=d max -d min =40.08-38.89=1.19 мм

Припуск на переходную часть А пер =0.2 мм

Припуск на режущие зубья А 0 =А-(А чист + А пер)= 0.99мм

Число групп черновых зубьев

n 0 = А 0 /2S z =0,99/(2*0.1)=4.95

Число режущих зубьев

Z p =(А 0 /2S z)+1=10.9

Принимаем Z p =11

Остаточная часть припуска

А ост =А 0 -(Z p -1)*2S z =0.91мм

Скорректировать припуск на переходные зубья

Ап=2Sz+Аост=1.01мм

Учитывая значительную величину припуска на переходные зубья, выбираем число переходных зубьев -5 отсюда распределение А п:

На первый переходной зуб-0.14мм;

На второй -0.1мм;

На третий -0.05мм;

На четвертый – 0.02мм

На пятый -0.01мм.

Допуск на разбивку отверстия Тр=0.005 мм

Таким образом, припуск на переходные зубья Ап=0.32мм

Число зубьев протяжкиZк=7

Общее число зубьев протяжки 18

Z=Zp+Zп+Zк=11+5+7=23

Шаг калибрующих зубьев

Для круглых протяжек t к =(0.7…0.8)t=9.8…11.2мм

Принимаем t к =10

Допуск на шаги режущих и калибрующих зубьев.

Квалитет 14

Длина рабочей части протяжки

L раб =t(Z p +Z п)+t к *Z к =14(11+5)+10*7=156мм

Диаметр зубьев

Диаметр первого зуба D 1 =D 0 min =38.65мм

D 2 =D 1 +2 Sz =38.65+0.1=38.75мм

Диаметр калибрующих зубьев

D к =d max -0.005=40.8-0.005=40.795мм

Размеры передней направляющей

Длина переходного конуса L пк =20

Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба

L 0 =L ст +L заг +25мм=280+80+25=385мм

Размеры задней направляющей части: 35мм

Общая длинна прояжки

L=l 0 +l раб +l зн =576мм.

Принимаем L=580мм.

Исходные данные:

Профиль детали, для обработки которого требуется спроекти­ровать фасонный резец (рис. 1);

Припуск на обработку (указан на чертеже);

Допуск по профилю детали ±0,05 мм;

- ­­материал детали - сталь35.

1.1. Расчет средних размеров профиля детали

Средние размеры профиля в рассматриваемом примере совпадают с номинальными размерами профиля детали, поскольку допуск по профилю задан b+u , т.е. расположен симметрично. Поэтому опре­делять средние размеры профиля не требуется.

1.2. Выбор положения базовой линии

Заданный профиль детали имеет относительно небольшую высоту: h = 4 мм. Профиль кромки резца в основном состоит из участков, расположенных параллельно оси детали.

Участком кромки, которым наиболее просто устанавливать ре­зец на уровне линии центров станка, т.е. в осевой плоскости де­тали, являются участки 1-2 и 5-6. Поэтому для заданного профиля детали базовую линию резца принимаем расположенной на участках кромки 1-2 и 5-6 (рис. 2).

1.3. Расчет габаритных размеров резца

Рассчитывается ширина резца L = L дет + 2n (табл.2.5, 2.6, 2.7):

L = 24 + 2 × 3 = 30 мм.

Рассчитывается или определяется графически в увеличенном масштабе высота (глубина) профиля детали q в направлении, перпендикулярном оси резца:

Определяется диаметр посадочного отверстия d 0 .

По табл.2.3 подача S=0.02 мм/об и усилие резания

P z (L =1мм) =110H=11 даН * (табл.2.2).

Тогда усилие резания P z =P z (L =1мм) ×L=11 × 30=330 даН.

Учитывая ширину резца и то, что усилие резания небольшое, при­нимаем консольное крепление оправки. По табл.2.1 диаметр посадочного отверстия d0= 27 мм.

Подсчитывается наименьшее допустимое значение наружного диаметра резца

D>d0+2(q+l+m)

Принимая l = 4мм и m = 8 мм,

получаем

D>27 + 2 (4 + 4 + 8)> 59.

Округляя до ближайшего значения по стандартному ряду диа­метров резцов, принимаем D = 60 мм.

1.4. Коррекпионкый расчет профиля резца

Выбираются геометрические параметры резца для участков режущей кромки

1-2 , 5-6 , через которые проходит базовая линия (рис, 4).

Для проектируемого резца принимаем по табл.2.4 передний угол j = 18° (сталь 35; Gb = 85даН/мм^). задний угол L = 12*.

Подсчитывается размер л ыст, определяющий положение оси резца относительно оси детали (рис. 5):

hуст =R1 sinL;

hуст= 30 *sin 12° = 30 Х 0,20791 = 6,237.

Принимаем hусм =6,2.

Производится расчет профиля резца в передней плоскости. Для этого вычерчивается профиль обрабатываемой детали. Цифрами I, 2, 3, 4 и т.д. отмечаются характерные точки профиля.

Вычисляются координаты расчетных точек профиля детали исходя из исполнительных размеров детали:

r1=r2=r5=r6=10 мм; l2=6 мм;

r3=11,4142 мм; l3=6.5858 мм;

r4= 12 мм; l4= 8 мм;

r7 = r8 = 14 мм; l5 = 10 мм;

Для расчетов удобнее все уравнения записать в расчетную табл. 1.1.

Таблица 1.1,

Примечание к табл. 1.1.

Сз =A3-A1 = 10,96793 - 9,5106 == 1,47733; C3= 1.477;

C4 =A4-A1= 11,59536 - 9,5106 = 2,08476; С4 = 2,085;

C7,8=A7,8-А= 13,65476 - 9,5106 = 4,14416; C7,8 = 4,144.

Производится расчет профиля резца в осевой плоскости (рис. 6). Расчет ведется по рас­четной табл.1.2.

Таблица 1.2.

Продолжение табл.1.2,

Примечание.

Нз = R1 - Rз = 30 - 28,7305 = 1,2695;

H4 = R1 – R4 = 30 - 28,214 = I, 786;

H7.8= R1- R7 = 30 - 26,492 = 3,508.

1.5 Анализ величин передних и задних углов режущей части резца

Расчет значений передних углов gx и задних углов ax в различных точках режущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной и осд резца, производится во расчетной табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Расчет значений задних углов axn в точках ревущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной к рассматриваемому участку кромки,про­изводится по расчетное тйя.1.4.

Таблица 1.4

N расчет- ной точки	tg ax	g°x	sin gx	tgaxn = tgax singx	axn
	0,212557			0,212557	12°
	0,212557			0,212557	12°
2¢	0,212557				0°
	0,282317		0,707107	tgasn = 0,282317 * * 0,707107 = = 0,199628	11°17¢42²
	0,309456			0,309456	17°11¢42²
	0,309456			0,212557	12°
5¢	0,212557				0°
	0,212557			0,212557	12°
6¢			0,707007	tga6¢n = 0,212557 * * 0,707107 = = 0,151301	8°36¢13²
7¢	0,39862		0,707107	tga7¢n = 0,39862 * * 0,707107 = = 0,281867	15°44¢29²
	0,39862			0,39862	21°44¢09²
	0,39862			0,39862	21°44¢09²

Расчет значений предельных углов gxn в точках режущей кромки резца в плоскости, пер-пендикулярной к рассматривоему участку кромки, производится по расчетной табл.1.5.

Таблица 1.5.

N расчет- ной точки	gx	tg gx	sin jx	tg gXN = tg gxsin jx	gXN
	18°	0,32490		0,32490	18°
	18°	0,32490		0,32490	18°
2¢	18°	0,32490		0°	0°
	15°42¢28²	0,281234	0,707107	tgg3N = 0,281234 * * 0,717101 = = 0,198862	11°14¢50²
	14°55¢22²	0,266505		0,266505	14°55¢22²
	18°	0,324920		0,324920	18°
5¢	18°	0,324920			0°
	18°	0,324920		0,324920	18°
6¢	18°	0,324920	0,707107	tg gGN = 0,32492 * * 0,707107 = = 0,229753	12°56¢22²
7¢	12°45¢01²	0,226282	0,707107	tg giN = 0,226282 * 0,707107 = = 0,160006	9°05¢38²
	12°45¢07²	0,226282		0,226282	12°45¢01²
	12°45¢01²	0,226282		0, 226282	12°45¢01²

Для наглядности строятся графики значений задних и перед­них углов каждого участка режущей кромки. По оси абсцисс откладываются осевые размеры, а по оси ординат - значения углов.

На графиках рие. 7 и 8 величины углов не имеют отрицатель­ных значений. Минимальные их значения соответствуют условиям удовлетворительной работы режущих кромок, кроме точек 2¢ к 5¢ .

Режу пая часть резца имеет точки 2 и 5, которые являются точками пересечения участков кромки 1-2 и 5-6 с радиусной кром­кой 2-5. Эти точки необходимо рассматривать особо. Если считать их относящимися к прямолинейным участкам 1-2 и 5-6, то они будут иметь, передний и задний углы, принятые? для этих участков, для которых радиальная плоскость совпадает с плос -костью, нормальной к кромке.

Для криволинейного участка радиуса t эти плоскости не совпадают. Плоскость,касательная к окружности в точках 2 и 5, располагается нормально оси резца. В результате этого передний и задний углы в плоскости, перпендикулярной к кривой в этих точках,равны нулю. Существующие рекомендации возможности введе­ния выточки, поднутрения,поворота резца,введения, участков вми-товой задней поверхности в зоне таких точек не могут быть использованы, т.к. профиль симметричный, радиус мал и имеется толь­ко точки, работающие при нулевых значениях углов. В результате этого наибольший износ резца будет располагаться в этих точках. В подобных случаях требуется решать вопрос о целесообразности применения фасонного резца или, если его применение необходимо, устанавливать соответствующие условия его эксплуатации.

Прочность режущей части в зонах максимального значения одного из углов не снижается, т.к. компенсируется соответству­ющим уменьшением величины другого угла.

Таким образом, выбор положения базовой линии, диаметра резца и его геометрии удовлетворяет основным требованиям, предъ­являемым к резцам, и может быть принят окончательно.

В случае недостаточной величины одного из углов необходимо изменить исходное значение соответствующего угла и провести коррекционный расчет размеров профиля резца, углов режущей части и их анализ.

1.6. Назначение конструктивных размероь резца.

Размеры рифлений и конструктивный размер l2 резца назначаются по табл.2.9 и рис.15.

Длина выточки под головку винта l1 назначается в зависи­мости от ширины резца.

l1=(1/4 … 1/2)L

Диаметр выточки под головку винта d1 назначается в зави­симости от диаметра посадочного отверстия резца d0 .

Для отверстия длиной l>15.мм длина шлифованнах поясков принимается

Для проектируемого резца принимаем:

L = 30 + 5 = 35 мм;

Размер наружного диаметра резца D выполняется по h / 2.

Диаметр посадочного отверстия d0 выполняется по H7 . Остальные конструктивные размеры резца выполняются 14-16-му к валитетам.

Конструкция резца с указанием элементов, размеров, допус­ков и требований

технических условий приведина на рис. 16.

2. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФАСОННЫЕ РЕЗЦОВ

Таблица 2.1. Минимальные диаметры оправок d0 для крепления круглых резцов, мм.

Усилие ре- зания Pz даН

Ширина резца L , мм.

От 10 до 13

Св 13 до 18

Св 18 до 25

Св 25 до 34

Св 34 до 45

Св 45 до 60

Св 60 до 80

Консольные крепления оправки

До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до 1100

- - - - - - - - - -

- - - - - - - - - -

Двустороннее крепление оправки.

До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до

- - - - - - - - - -

- - - - - - - - - -

- - - - - - - - - -

Примечание. Цифры в графах 1 относятся к резцам с D < 3L , в граф 2 – к

резцам D > 3L .

Таблица 2.2

Режимы резания (фасонное точение)

Примечания: 1. Скорости резания V остаются постоянными независимо от ширины резания.

2.Табличные значения усилия резания Рг. и элективной мощности Ne умножаются на ширину резца L .

Щирина резца L , мм	Диаметр обработки, мм
							60-100
Подача S мм / об
	0,02-0,04	0,02-0,06	0,03-0,08	0,04-0,09	0,04-0,09	0.04-0,09	0,04-0,09	0,04-0,09
	0.015-0,035	0,02-,052	0,03-0,07	0,04-0,088	0,04-,0088	0,04-0,088	0,04-.088	0,04-0,088
	0.01-0,027	0,02-0,04	0,02-0,055	0,035-0,077	0,04-0,082	0,04-0,082	0,04-0,082	0,04-0,082
	0,01-0,024	0,015-0,035	0,02-,.048	0,03-0,059	0,035-0,072	0,04-0,08	0,04-0,08	0,04-0,08
	0,008-0,018	0,015-0,032	0,02-0,042	0.025-0,052	3.03-0,063	0,04-0,08	0,04-0,08	0.04-0,08
	0,008-0,018	0,01-0,027	0,02-0,037	0,025-0,046	3,02-0,055	0,035-0,07	0,035-0,07	0,035-0,07
	-	0,01-0,025	0,015-0,034	0,02-0,043	0,025-0,05	0,03-0,065	0,03-0,065	0,03-0,065
	-	0,01-0,023	0,01-5-0,031	0,02-0,039	0,03-0,046	0,03-0,06	0,03-0,06	0,03-0,06
	-	-	0,01-0,027	0,015-0,034	0,02-0,04	0,025-0,055	0,025-0,055	0,025-0,055
	-	-	0.01-0.025	0,015-0.031	0,02-0,037	0.025-0,05	0.025-0,05	0,025-0,05
	-	-	-	-	0.015-0,031	0,02-0,042	0,025-0,046	0,025-0,05
	-	-	-	-	0,01-0.028	0,015-0,038	0,02-0.048	0,025-0,05
	-	-	-	-	0,01-0,025	0,015- 0,034	0,02- 0,042	0,025- 0,05

Примечание. Меньшие значения подач - для сложных профилей и твердых материалов; большие - для простых профилей и мягких металлов .

Пояснения к рис. 9-14.

I. При наличии крайних участков профиля, параллельных оси резца (рис.9,10,11,13,14) или при наличии вогнутых профи­лей изделия величина перекрытия h на сторону принимается в зависимости от ширины L изделия по табл.2.5.

Таблица 2.5.

При этом, если высота выступа не ограничивается раз­мерами высоты профиля изделия, выступ должен перекрывать профиль изделия во высоте 1 - 3 мм (рис.11,12)

4. У резцов для изделий с точными по ширине профиля размерами l1 (рис.13,14) делается установочные выступы высотой Во в зависимости от ширины выступа m1 (табл.2.7)

Таблица2.7.

Таблица 2.9

Размер рифлений (рис.15)

1. Расчет и проектирование фасонного резца

.1 Общие сведения

Фасонным называют резец, режущие кромки которого имеют форму, определяющуюся формой профиля детали. Они обеспечивают высокую производительность, однородность формы профиля и точность размеров обрабатываемых деталей и применяются в крупносерийном и массовом производствах.

Фасонные резцы можно разделить на следующие группы:

по форме: круглые, призматические, стержневые;

по установке относительно детали призматические резцы разделяются на резцы с радиально расположенной кромкой и тангенциальные;

по расположению оси: с параллельным расположением оси по отношению к оси детали и наклонным расположением оси или базы крепления;

по форме образующей поверхности: круглые резцы с кольцевыми образующими, круглые с винтовыми образующими, призматические с плоскими образующими.

В современном машиностроении для точения фасонных поверхностей применяют преимущественно радиальные призматические и круглые фасонные резцы; менее распространены тангенциальные и обкаточные фасонные резцы.

Призматические резцы применяются для обработки наружных поверхностей, обладают повышенной жесткостью и надежностью крепления, повышенной точностью обработки, лучше отводят теплоту, проще в установке на станках по сравнению с круглыми.

Круглые (дисковые) резцы применяются для обработки наружных и внутренних поверхностей, они более технологичны при изготовлении, но сложнее в установке, имеют большее количество переточек и повышенный срок службы по сравнению с призматическими.

Для закрепления круглых фасонных резцов в державку у торцовых поверхностей этих резцов предусматривают рифления, отверстия под штифт, или пазы на торце.

Радиальные фасонные резцы имеют подачу, направленную по радиусу, а тангенциальные - подачу, направленную по касательной к внутренней поверхности детали. В производстве наибольшее распространение получили фасонные резцы с радиальной подачей, так как они проще в эксплуатации и настройке.

По сравнению с обычными фасонные резцы обеспечивают:

) идентичность формы, точность размеров деталей, так как они зависят не от квалификации рабочего, а в основном, от точности изготовления резца;

) высокую производительность благодаря большой экономии машинного времени, связанной с сокращением пути ре зания, и вспомогательного времени, требуемого на установку и наладку резца при его смене;

) высокую долговечность благодаря большому количеству допускаемых переточек;

) меньшее количество брака;

Материал заготовки - сталь 20,

σ в = 400МПа (≈40 кгс/мм 2).

1.2 Графический способ определения профиля резца

Строим профиль заготовки, для чего проводим ось, от которой откладываем соответствующие размеры профиля заготовки, и строим в левом нижнем углу чертежа полный профиль.

Проектируем полученные точки 1, 2, 3, 4, 5, 6 профиля заготовки на горизонтальную ось, проходящую через центр заготовки О (точки 1 / -2 / , 3 / - 4 / , 5 / - 6 /), через которые проводим соответствующие окружности, равные r 1-2, r 3-4, r 5-6.

4. Из точки 1" (А") проводим линию (след) передней поверхности лезвия резца под углом у и линию (след) задней поверхности под углом а.

Обозначаем точки пересечения соответствующих окружностей резцов r 1-2, r 3-4, r 5-6. с линией передней поверхности резца через А 1-2 , А 3-4 , А 5-6.

6.Из этих точек проводим линии, параллельные зад ней поверхности резца.

7. Строим профиль резца в нормальном сечении, т.е в сечении, перпендикулярном к его задней поверхности (сечение А А): проводим линию ММ; откладываем от этой линии осевые размеры l 1, l 2, l 3, l 4 и l 5 которые соответ ствуют осевым размерам обрабатываемой заготовки; откладываем на горизонтальных линиях, параллельных линии ММ, отрезки, равные расстояниям между ли ниями, параллельными задней поверхности резца, нахо дим точки /", 2", 3", 4", 5", 6" и, соединяя их прямыми, получаем профиль резца в нормальном сечении.

8. Построение шаблона и контршаблона для контроля фасонного профиля резца сводится к переносу всех отрез ков 1"-2", 1"-3", 1"-4" и 1"-5" относительно узловой контурной точки 1".

Габаритные и конструктивные размеры резца выбираем по табл. 44 в зависимости от наибольшей глубины профиля t max изготовляемой детали.

Выполняем рабочий чертеж фасонного призматического резца согласно указаниям (см. гл. 1, §3).

Если передний угол лезвия γ=0, то профиль фасонного призматического резца строится в том же порядке, только линия передней поверхности будет горизонтальна, т.е. точки 1"-2 ", 3 "-4 ", 5"-6" совпадут с точками А 1-2 , А 3-4 и А 5-6.

1.3 Аналитический расчет профиля резца

Передний и задний углы определяем по табл.47 : γ=25 0 , α=12 0 .

Размеры дополнительных режущих кромок под отрезание и подрезание принимаем: b 1 =1мм, b=7мм, с=0мм, φ 1 =15 0 , φ фас =45 0 .

Общая ширина резца вдоль оси заготовки:

L p =l g +f+c+b+b 1 =50+0+0,5+7+1=58 мм.

4. Наибольшая глубина профиля детали t max =7,5мм.

Габаритные и конструктивные размеры резца с торцовым рифлением для наибольшей глубины профиля t max =7,5мм выбираем по таблице D=108мм, d(Н8)=102мм, d 1 =99,9мм, b max =16мм, k=0,5мм, r=0,5мм, d 2 =6мм, D 1 =45мм, h p =R 1 sinα=45sin12=6,3мм. - высота установки резца.

Высота заточки резца H=Rsin(α+γ)=45sin(25+12)=15,4мм,

где R - радиус резца;

Согласно размерам на чертеже заготовки радиусы окружностей узловых точек профиля заготовки r 1 , r 2 , r 3 , r 4 , r 5 , r 6 и осевые расстояния до этих точек от торца до заготовки l 1-2 , l 1-3 , l 1-5 и т.д. следующие:

r= r 2 =17,5 мм

r 3 = r 4 =25 мм l 1-2,3 =15 мм l 1-5 =40 мм

r 5 = r 6 =21мм. l 1-4 =30 мм l 1-6 =50мм

Допуски на указанные размеры принимаем равными 1/3 допусков на соответствующие размеры обрабатываемой заготовки.

Корректируем профиль резца: данные коррекционного расчета сводим в таблицу:

Расчетная формула	Значение параметра (мм, … 0 …)
	γ 1 =25 0 r 1 = r 2 =17,5 sin γ 1 =0,382 h и =6,685
А 1 =r 1 cosγ 1 sin γ 3 =h и /r 3	cos γ 1 =0,924 A 1 =16,17 r 3 =25мм sin γ 3 =0,267 γ 3 =15,31
А 3 =r 3 cosγ 3 С 3 = А 3 - A 1 sin γ 4 = h и / r 4	cos γ 2 =0,99, r 3 =10 мм А 3 =r 3 cosγ 3 =24,309 r 4 =25 r 5 =21 С 3 = A 3 - A 1 =8,139 sin γ 4 =0,082 γ 4 =0,977
A 4 = r 4 cosγ 4 С 4 =А 4 -А 1	cos γ 4 =0,99 r 5 = r 6 =21 мм. A 4 = 24,999 С 4 =25-16,17=8,827 sin γ 6 γ 6 =20,62
A 6 = r 6 cosγ 6	cosγ 6 A 6 =0,9479*21= 20
С 5 = С 6 =А 6 -А 1	С 5 = С 6 =8,47
ε 1 =α 1 + γ 1	ε 1 = 25+12 = 37
ε 1 =α 1 + γ 1	α 1 =12 0 γ 1 =25 0 ε 1 =37 0 cosε1
	С 3 = 8,139 P3 = 6,803
P 4 = С4cosε 1	С 4 = 8,827 P 4 = 7,377
P 5 = P 6 = С5cosε 1	С 5 = 3,83 P 5 = P 6 = 2,93

Построение шаблонов и контршаблонов для контроля фасонного профиля резцов (при контроле отклонений размеров шлифования фасонных поверхностей на резцах) сводится для круглых резцов к определению разности радиусов всех узловых точек рассчитанного фасонного профиля относительно узловой контурной (начальной) точки 1:

Р 3 = P 4 = R 1 - R 3 =3,58 мм

P 5 = P 6 = R 1 - R 5 = 4,06 мм

Допуски на линейные размеры фасонного профиля шаблона при его изготовлении не должны превышать ±0,01 мм.

1.4 Расчет режима резания при точении

Глубина резания t = tmax = 7,5 мм,

где tmax - наибольшая глубина профиля детали.

Скорость резания

где T - среднее значение стойкости инструмента,

Сυ , m, y - коэффициент и показатели степени по ,

Коэффициент, являющийся произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kmυ , состояние поверхности Kпυ , материала инструмента Kиυ .

Принимаем: =120 мин; Сυ=22,7; m=0,3; y = 0,5;

,

где kг - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, по kг = 1,0;υ - показатель степени, nυ =1,75;

Kпυ = 0,8; Kиυ = 1;

1,74 ∙ 0,8 ∙ 1 = 1,39.

м/мин.

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости

мин-1.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 1Б290-4К и устанавливаем действительное значение частоты вращения:

nд = 160 мин-1 .

Определяем действительную скорость главного движения резания

м/мин.

Сила резания

Длина резца, =65 мм.

Для данных условий обработки коэффициенты и показатели степени

212;= 1;= 0,75;= 0 .

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания

Kpz=KМр · Kγp·Кφр ·Кλр·Кrр

;= 0,75

;γp=1,0 ,

Кφр=1,0 ,

Кλр=1,0 ,

Кrр=1,0 .=1,1·1,0·1,0·1,0·1,0=1,1=10·212·651·0,04 0,75·33,410·1,1=12490Н.

кВт.

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. Nшп=6,3 кВт

Nрез ≤ Nшп; 6,2 < 6,3, т.е. обработка возможна

8. Основное время

Длина рабочего хода (мм) резца:

L = l + lвр + lп,

Величина врезания:

lвр = t ·ctg φ = 7,5 ∙ ctg 45° = 7,5 мм;

Перебег резца:п = 1-3 мм, принимаем lп = 2 мм;

Длина обрабатываемой поверхности:

l = 70 мм,= 70+ 7,5+ 2 = 79,5мм,

мин

2. Расчет и конструирование червячной фрезы

2.1 Общие положения

Фрезерование является одним из высокопроизводительных и распространенных методов обработки металлов резанием. Оно осуществляется при помощи инструмента, называемого фрезой. Фреза - многозубый инструмент, представляющий собой тело вращения, на образующей поверхности которого или на торце имеются режущие зубья.

Главное движение при фрезеровании - вращательное (его имеет фреза); движение подачи (обычно прямолинейное) может иметь как заготовка, так и сама фреза.

Фрезерованием обрабатывают внешние плоскости, пазы и фасонные поверхности, причем в последнем случае необходимо иметь фрезу соответствующей формы. Существуют также фрезы для обработки тел вращения, для развертки металлов (пилы), для изготовления резьбы (резьбовые фрезы), для изготовления зубчатых колес (зуборезные фрезы).

Фрезы делаются цельными, составными, сборными с режущей частью из быстрорежущих сталей или с пластинками твердых сплавов.

Ввиду больших преимуществ фрез, оснащенных пластинами твердых сплавов (высокая производительность; высокое качество обработанной поверхности, исключающее иногда применение шлифования; возможность обработки закаленных сталей; снижение себестоимости обработки и т.д.), они успешно применяются в металлообрабатывающей промышленности и вытеснили многие фрезы из инструментальных сталей.

Наряду с особенно широко распространенными торцовыми фрезами с пластинками твердых сплавов в промышленности применяются твердосплавные дисковые, концевые, шпоночные и фасонные фрезы. .

Червячная зуборезная фреза может быть представлена в виде совокупности закрепленных на цилиндрической поверхности гребенок либо в виде червяка, витки которого превращены в режущие зубья прорезанием поперечных канавок так, что на них образуются передние углы γ, и затылованием зубьев для получения задних углов α.

Основой профиля стандартных червячных фрез является конволютный червяк, витки которого в сечении, нормальном к направлению витка, имеют прямолинейный профиль исходной зубчатой рейки. Профиль исходной рейки характеризуется углом профиля α п =20 0 , шагом зубьев Р п =πm, расчетной высотой зуба h р и его головки h / , а также толщиной зуба фрезы по нормали S n =P n -s n , где s n - толщина зуба нарезаемого колеса по нормали.

По назначению различают червячные фрезы для нарезания цилиндрических прямозубых и косозубых колес, для обработки червячных колес, для обработки червячных колес, шлицевых валов, звездочек и т.д. По конструкции червячные фрезы бывают цельными и сборными, могут закрепляться на оправках (насадках) или с помощью хвостовиков.

2.2 Расчет червячной фрезы для обработки шлицевых валиков

Фреза:

z×d×D =10×102×108.

Валик:

b=16 мм,=115 мм,=0,5 мм,=0,5 мм,

Материал: ст50В =300-330,

термообработка - нормализация,

вид обработки - чистовая.

Определение расчетных диаметров валика.

Расчетный наружный диаметр:

Dp=Dmax-2fmin=108,012-2·0,5=107,012 мм.

Расчетный внутренний диаметр:

dp=dmin+0,25E1=99,9+0,25·0=99,9 мм,

где E1 - величина допуска на внутренний диаметр.

Расчетная ширина шлица:

bp=bmin+0,25E=15,965+0,25·0,150=15,973 мм,

где E - величина допуска на ширину шлица.

Диаметр начальной окружности валика:

Угол шлица γн определяется с точностью до 1".

Определение размеров профиля зуба.

Определяем шаг витков фрезы по нормали:

tп==мм,

где z - число шлицев валика.

Толщина зуба фрезы по начальной прямой:

Sn=tn-SbH=DHмм.

Высота шлифованной части профиля фрезы:

,

где hH - высота профиля от начальной прямой:

hH=RH(sinαK-sinγH) sinαK,

RH=мм.γH=.

γH=10º.αK=

αK=20º.=29,5(sin20º-sin10º) sin20º=1,4 мм.

hз=мм

мм.

Размеры уступа под 35º:

длина f2=2f=2·0,5=1 мм,

высота h2=f2·tg35º=0,7.

Размеры канавки для облегчения шлифования:

ширина l=tn-(Sn+2f2)=33,3-(17,402+2·1)=13 мм

глубина h4=1,5-3,0 мм, принимаем h4=2 мм,

радиус r=1-2 мм, принимаем r=2 мм.

Общая высота профиля зуба: h0=h+h2+h4=2,899+0,7+2=5,599 мм.

Определение элементов режущей части.

Величины De, D1, d1, b, t1, z1, rK, c1 выбираем по в зависимости от шага tп для червячных шлицевых фрез средней серии:

а1 = 0,6мм,= 125 мм,= 60 мм,= 40 мм,= 10мм,= 43,5 мм,=2 мм,=5 мм.

Выбираем передний угол в зависимости от условий работы: для чистовых фрез - γ=0.

Задний угол на вершине зубьев αк=9-12º, принимаем αк=10º.

Величина первого затылования:

К==5,18,

Число зубьев фрезы.

Величина дополнительного затылования:

К1=(1,2-1,5)К=5,52-6,9, принимаем К1=6.

Размер шлифованной части затылка определяется углом:

Ψ=(0,4-0,5)η, где

Ψ=12-15, принимаем Ψ=12º.

Диаметр D´ определяется:

D´=De+2(K1-K)=130 мм.

Глубина канавки:

H=h0+K1-(K1-K)+rK=5,599+6-(6-5,18)+2=13,671 мм.

Длина фрезы:

L=2,=5,=2=103,3 мм.

10. Длина отверстия:

l=(0,2-0,3)L=26,64-39,96.

принимаем l= 30,99 мм.

Положение расчетного сечения определяется углом:

Средний расчетный диаметр:

Dt.расч=De-2hз-2hn-мм.

Угол винтовой линии:

sinωрасч=

ωрасч= 5º.

Шаг винтовой линии:

Hcn=π Dt.расч ctgωрасч=3,14·119·ctg5º =3316 мм.

Осевой шаг витков:

t0=мм.

В качестве материала для изготовления фрезы принимаем - Р6М5.

Графический метод построения профиля фрезы.

Вычерчиваем в выбранном масштабе начальную окружность шлицевого валика, начальную прямую фрезы и вспомогательную окружность. Через полюс зацепления проводим линию бокового профиля шлица (АР) по касательной к вспомогательной окружности (рис. 2).

Строим линию зацепления:

а) на линии АР наносим примерно на равном расстоянии точки 1, 2, 3,4

б) через эти точки проводим нормали к АР до пересечения с начальной окружностью в точках 1´, 2´, 3´, 4´.

в) проводим траектории (окружности) движения точек 1, 2, 3, 4 при вращении валика и на них делаем засечки из полюса Р длиной, равной длинам нормалей 11´, 22´, 33´, 44´, получим точки линии зацепления 1´´, 2´´, 3´´, 4´´.

Строим кривую профиля:

а) через точки 1´´, 2´´, 3´´, 4´´ проводим траектории движения точек профиля фрезы и на них откладываем отрезки, равные дугам Р1´, Р2´, Р3´, Р4´, получим соответствующие точки профиля фрезы I, II, III, IV.

б) на кривой профиля отмечаем фактический (действующий) участок профиля, равный h.

Замена кривой профиля дугой окружности.

Для упрощения изготовления фрез, шаблонов и контршаблонов теоретическую кривую, построенную графически или рассчитанную аналитически по координатам Х и У, заменяют обычно одной дугой окружности. Окружность определяем с помощью трех точек. Две точки обычно берут крайние точки профиля О и М. Положение третьей точки определяем методом подбора из условия минимальной погрешности

получаемого профиля по сравнению с теоретическим. Обычно оптимальное решение получается для точки, лежащей посередине профиля. Подставляя координаты трех точек в уравнение окружности

(x-p)2+(y-q)2=R2

и решая их совместно определим координаты центра О1 и радиус R0.

.3 Расчет режима резания при фрезеровании

Фрезерование осуществляется на шлицефрезерном станке ВС-50.

Определяем глубину резания

t = = 3,006 мм.

Назначаем подачу на один оборот нарезаемого зубчатого колеса

Sо табл = 0,8 мм/об.

S=S∙KMS ∙KFS

KMS=0,9,=1,0,=0,8∙0,9 ∙1,0=0,72 мм/об.

3. Период стойкости и износ фрезы:

Ттабл = 300 мин ,з=0,3 мм - критерий затупления ,

Определяем скорость главного движения резания

v=vтабл∙Kmv∙Kфv∙Kzv∙Kuv∙KΔv∙Kv∙KTv, гдетабл=25м/мин,

коэффициенты принимаем по =0,9,фv=1,0,=1,1,=1,0,Δv=1,0,=1,0=1,25,

0,6.=25∙0,9 ∙1,0∙1,1∙1,0∙1,0∙1,25=30,93 м/мин.

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

где dao=90мм.

мин-1

Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:

nд = 100 мин-1.

Определяем действительную скорость главного движения резания:

м/мин;

Мощность, затрачиваемая на резание:

N=10-5∙CN ∙SYn∙dUn∙v∙Kn,

где коэффициенты принимаем по :

CN=42,=0,65,=1,1,=1,1.=10-5∙42∙0,72 0,65∙421,1∙30б93∙1,4=0,69 кВт.

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка:

устанка ВС-50 Nшп = Nд ∙ η = 6 ∙ 0,85 = 5,1 кВт

69 < 5,1 кВт, т.е. обработка возможна.

3. Расчёт и конструирование спирального сверла

3.1Общие положения

Для обработки отверстий применяются различные лезвийные инструменты в зависимости от служебного назначения детали и технологического процесса её изготовления. Наиболее распространёнными инструментами являются сверла, зенкеры, зенковки, развёртки. Выбор типа осевого инструмента зависит от параметров отверстия: диаметра, глубины, точности и требований к расположению геометрической оси, а также от физико-механических свойств обрабатываемого материала, производительности процесса обработки.

Сверла представляют собой режущие инструменты, предназначенные для образования отверстий в сплошном материале. В процессе сверления осуществляются два движения: вращательное - вокруг оси инструмента и поступательное - вдоль оси инструмента. Сверла также используются для рассверливания предварительно рассверленных отверстий. В промышленности распространены различные типы сверл.

Наибольшее распространение получили в промышленности спиральные сверла. Они используются при сверлении отверстий диаметром от 0,25 до 80 мм в различных материалах со скоростью 40-50 м/мин.

Основные размеры и углы лезвия сверл стандартизованы. Геометрические элементы рабочей части сверл (w,g и 2j) зависят от материала заготовки и сверла. Угол наклона поперечной режущей кромки для сверл диаметром до 12 мм принимают 50 ° , для сверл диаметром свыше 12 мм-55 ° .Задний угол a различен в различных точках режущей кромки. У стандартных спиральных сверл в наиболее удаленной от оси сверла точке (вершина лезвия) a=8…15 ° , в ближайшей к оси точке a=2 ° …26 ° .

Технические требования к изготовлению спиральных сверл приведены в ГОСТ 2034-80.Хвостики сверл с коническим хвостиком имеют конус Морзе, выполняемый ГОСТ 25557-82.

3.2 Расчёт и конструирование спирального сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостиком

Определяем диаметр сверла d =22 мм ГОСТ 885-77

Определяем режим резания:

а) находим подачу по (табл.25, стр.277 )

S=0, 47...0, 54 мм/об, принимаем S 0 =0, 5 мм/об

б) Определяем скорость главного движения резания: коэффициенты выбираем по (табл.28, стр. 278 );

;

С υ =17,1, q=0,25, x υ =0, y υ =0,4, m =0,125;

Стойкость сверла T=60 мин. (табл. 28,стр 276 );

Поправочный коэф.-т K υ =K M υ ´K U υ ´K l υ =0,73´1,0´1,0=0,73, где

K M υ = 0, 73 - коэф. на качество обрабатываемого материала (,261-263);

K U υ = 1,0 - коэф. на инструментальный материал (,табл. 6);

K l υ = 1,0 - коэф. учитывающий глубину просверленного отверстия (,табл. 31)

м/мин;

Частота вращения шпинделя

мин -1

6. Действительная скорость главного движения резания

м/мин

Осевая составляющая силы резания.

n=0.6 (,табл.9, стр. 264); p =42, 7, q p =1, 0, y p =0, 8 ([ 3],табл. 32, стр. 281);

P x = 9, 81´42, 7´22 1, 0 ´0, 5 0, 8 ´1,16= 396 Н

Момент сил сопротивления резанию(крутящий момент) ;

М =0, 021, q =2, 0, y=0, 8 (табл. 32, 281 c.); n p = 0, 6 (табл. 9, стр. 264);

ср = 9, 81´0,021´22 2,0 ´0,5 0,8 ´ 1.16= 68,8Нм.

Определяем номер конуса Морзе хвостовика.

Определяем средний диаметр хвостовика

;

μ = 0,16 - коэф. трения стали по чугуну;

θ= 1 ° 30 " - половина угла конуса;

∆θ=5 " отклонение угла конуса;

По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус Морзе№2 с лапкой со следующими основными конструктивными размерами:

D=17,78, D 1 =18, d 2 =14, d 3max =13,5, l 3max =75, l 4 =80, bh13=5.2, a=5,=6, c=10, R 1 =1, 6

Определяем длину сверла по ГОСТ 10903-77

L=240 мм - общая длина сверла

l 1 =140 мм - длина рабочей части

Центровое отверстие выполняется по форме В ГОСТ 14034-74.

Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла(,табл.43-45, 151с.).

угол наклона винтовой канавки w =35 ° ;

углы между режущими кромками 2j=127 ° , 2j 0 =70 ° ;

угол наклона поперечной канавки Y = 55 ° ;

размеры подточенной части перемычки:

А=3,08, l=6 мм

Шаг винтовой канавки:

мм.

Толщину d с сердцевины сверла - выбирают в зависимости от диаметра сверла: принимаем толщину сердцевины у переднего конца сверла равной 0,14 D. Тогда d с =0,14´22=3,35мм. Утолщение сердцевины по направлению к хвостовику 1,4-1,8 мм на 100 мм длины. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм.

Обратная конусность сверла (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) на 100 мм длины рабочей части составляет 0,04-0,10 мм. Принимаем обратную конусность 0,1 мм.

Ширина ленточки (вспомогательной задней поверхности лезвия) f 0 и высота затылка по спинке k выбираем по (табл.63): в соответствии с диаметром сверла f 0 =2,4 мм, k=1,2 мм.

Ширина пера B=0,58 D=0,58´22=12,76мм.

Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяют графическим или аналитическим методом. Воспользуемся упрощенным аналитическим методом .

Большой радиус профиля

R 0 = C R ´C r ´С φ ´D, где

при отношении сердцевины к диаметру d с /D =0,14, C r =1;

где D φ - диаметр фрезы; при D φ =13ÖD С φ =1, следовательно

R 0 = 0.6·16·1·1=8,77 мм.

Меньший радиус профиля

R k =C k ´D = 0,17´22=3,993 мм., где C k =0,015w 0,75 =0.17;

Ширина профиля

B= R 0 + R k =9.92+3,74=12,77 мм.

По найденным значениям строим профиль канавочной фрезы Устанавливаем основные технические требования и допуски на размеры сверла (ГОСТ 885-77).

Предельные отклонения диаметра сверла D=22h9, (-0,043) мм. Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен (± IT14/2) по ГОСТ25347-82. Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0,15 мм. Предельные отклонения размеров конуса хвостовика устанавливают по ГОСТ 2848-75 (степень точности AT8). Углы 2j= 127 ° ± 2 ° , 2j 0 =70 ° +5 ° .Угол наклона винтовой канавки w =35° -2 ° . Предельные отклонения размеров подточки режущей части сверла +0,5 мм.

Твёрдость рабочей части сверла 63-66 HRC э, у лапки хвостовика 32-46,5 HRC э.

Выполняем рабочий чертёж с указанием технических требований к сверлу

3.3 Режим резания при сверлении

Обработку производим на вертикально-сверлильном станке 2Н125

Глубина резания

t= D/2 = 22/2=11 мм

Выбираем подачу S o =0,47..0,54, принимаем S o =0,5 мм. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания P x = 396H;

Необходимо выполнить условие P 0 £P max ,

P max - максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемая механизмом подачи станка. По паспортным данным станка 2Н125: P max = 9000Н. Так как 396< 9000, то назначенная подача вполне допустима.

Допустимый износ сверла ([ 5],табл.1 9, 228 c/] h з =0, 5мм

4. Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла υ и = 22,14 м/мин

Частота вращения шпинделя

мин -1

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку n д = 320 мин -1

6. Действительная скорость главного движения резания

м/мин

Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении

M кр = 68,8Нм

Мощность, затрачиваемая на резание

кВт

Проверим, достаточна ли мощность станка. Обработка возможна, если

N рез £N шт, N шт =N д ´h= 2, 26´0, 8=2,8 кВт

Основное время

, мин

где L= y+∆+l =0, 4´16+2+30=38,4мм- полный путь, проходимый сверлом в направлении подачи; y=0,4D; ∆=1..3;

3. Расчет и проектирование круглой протяжки

.1 Общие сведения

резец червячная фреза

Протягивание - один из наиболее эффективных методов механической обработки, позволяющий получать изделия высокой точности (до 6-го квалитета) и шероховатость обработанной поверхности до 0,32 мкм. При применении твердосплавных выглаживателей 0.08. Протягивание в основном применяют в крупносерийном и массовом производстве, однако этот метод успешно используют и в мелкосерийном и даже единичном производстве, когда протягива ние является единственно возможным или наиболее экономичным способом обработки.

В качестве режущего инструмента при протягивании используются различные типы протяжек. Протяжка-многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвиями в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении резания и отсутствии движения подачи. Протяжки имеют значительные преимущества перед инструментами других видов. Они являются самыми высокопроизводительными инструментами, примерно в сто и более раз производительнее зенкеров и разверток. При протягивании совмещаются операции черновой, получистовой и чистовой обработки. Это повышает производительность, сокращает номенклатуру применяемых режущих и мерительных инструментов, уменьшает число станков и технологической оснастки.

Протяжки - металлоемкий, сложный в изготовлении и поэтому дорогой инструмент. Экономическая целесообразность их применения оправдывается при обеспечении оптимальных элементов конструкций и режимов резания, качественном изготовлении протяжек и правильной эксплуатации.

Протягивание применяют для обработки внутренних (замкнутых) и наружных (открытых) поверхностей. Соответственно различают внутренние и наружные протяжки. Разновидностью протяжек являются прошивки, конструкция которых принципиально не отличается от конструкции протяжек, однако в процессе резания прошивки подвергаются в основном сжимающим усилиям, в то время как протяжки работают на растяжение. Области применения протягивания весьма разнообразны. Внутреннее протягивание применяют для обработки отверстий различной формы, в том числе круглых, квадратных, многогранных, шлицевых со шлицами различного профиля, а также шпоночных и других пазов. Наружными протяжками в основном обрабатывают плоские и фасонные поверхности, пазы, уступы, рифления и др.

Протягивание поверхностей вращения может производиться призматическими или спиральными протяжками. В процессе обработки осуществляется быстрое вращение детали и относительно медленное движение протяжки. Спиральная протяжка представляет собой диск, на который как бы навернута призматическая протяжка. Режущие кромки зубьев такой протяжки располагаются на разных расстояниях от оси. Разность радиусов соседних зубьев определяет подачу на зуб.

3.2 Исходные данные:

Рассчитать и сконструировать круглую протяжку для цилиндрического отверстия диаметрами D в заготовке из стали У10А твердостью 202-239 НВ, и длиной lи в. Отверстие протягивают после сверления до диаметра Dо на горизонтально протяжном станке 7534. Параметр шероховатости протянутой поверхности Ra=2 мкм. Расчет протяжки выполняем по схеме, приведенной в ГОСТ20365-74*.

D=45H7(+0,025) мм.

о=43,7мм. Примем материал протяжки Р18, конструкция сварная, хвостовик из стали 40Х.

Эскиз детали:

Для круглых отверстий припуск под протягивание на диаметр можно рассчитывать по уравнению при подготовки отверстия зенкерованием:

Ао=2А=0,005Dо+(0,05-1)√l+(0,7-1)δ=0,005*43,7+0,1*11=1,3мм.

Подъем на зуб на сторону Sz, выбираем по : =0,025-0,03мм, принимаем Sz = 0,03м.

Для нашего примера принимаем Zз=3 и распределяем подъем на зуб как ½ Sz=0,015мм; 1/3 Sz=0,01мм; 1/6 Sz=0,004мм.

Профиль, размеры зуба и стружечных канавок между зубьями выбираем по в зависимости от площади слоя металла, снимаемого одним режущим зубом протяжки. Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию:

где k = 2-5 - коэффициент заполнения канавки, принимаем k = 3, .- площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом,

Fc=lд Sz=90·0,03=2,7 мм2

Площадь сечения канавки, мм2;

Находим

Fk = Fc ·k =3·2,7=3,75 мм3.

Пользуясь для ближайшего большего значения Fk = 12,5мм2, при криволинейной форме стружечной канавки зуба принимаем: шаг протяжки t=10 мм; глубина канавки h = 3,6 мм; длина задней поверхности b =4 мм; радиус закругления канавки r = 2 мм.

Шаг калибрующих зубьев tк круглых протяжек принимаем равным 0,6-0,8 от t,

tк=0,8·t=0,8·10=8 мм.

Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев выбираем по :

γ=15º; α=3º - для черновых и переходных зубьев,

γ=20º - для чистовых и калибрующих зубьев,

α=2º - чистовые зубья,

α=1º - калибрующие зубья.

Число стружкоразделительных канавок и их размеры выбираем по . Число канавок n=22мм, m=0,6мм, hк=0,7мм, r=0,-0,3мм. Расстояние между канавками,

bк=πD/n=(3.14·45)/16=6,9мм,к’=0,4 bк=0,4·6,9=2,76мм,

Предельное отклонение передних углов всех зубьев +2°, задних углов режущих зубьев +30°, задних углов калибрующих зубьев +15°.

Максимальное число одновременно работающих зубьев:

Определяем размеры режущих зубьев. Диаметр первого зуба принимаем равным диаметру передней направляющей части, т.е.:

D3=D-A=45-0,8=43,7 мм.

Диаметр каждого последующего чернового зуба будет увеличиваться на две толщины срезаемого слоя, т.е.

Dn=D1+(n-1)2Sz

Между режущими и калибрующими зубьями делаем зачищающие зубья с постоянно убывающим подъемом на зуб. Толщина срезаемого слоя каждым зачищающим зубом уменьшается от первого к последнему.

Диаметр калибрующих зубьев равен диаметру последнего чернового зуба, Dк=Dmax+-δ=45,025-0,009=45,034 мм,

где δ-изменение диаметра отверстия после протягивания, для протягивания заготовок из стали увеличение диаметра отверстия составляет 0,005-0,01 мм, прием его равным 0,01 мм.

Вычисленные размеры зубьев сводим в таблицу. Предельные отклонения диаметров режущих зубьев не должны превышать 0,01мм, а калибрующих зубьев 0,005мм. Диаметр, мм, зубьев протяжки

	Диаметр зуба,мм		Диаметр зуба,мм		Диаметр зуба,мм

Число режущих зубьев подсчитываем по формуле:

где А - припуск на протягивание;

прнимаем zp=24.

Число калибрующих зубьев зависит от типа протяжки: для шлицевой протяжки принимаем Zк=6 .

Длину протяжки от торца хвостовика до первого зуба принимают в зависимости от размеров патрона, толщины опорной плиты, приспособления для закрепления заготовки, зазора между ними, длины заготовки и других элементов:

lо=lв+lз+lс+lн+lп,

где lв - длина входа хвостовика в патрон, зависящая от конструкций патрона (принимаем lв = lxв =120 мм);з - зазор между патроном и стенкой опорной плиты станка, равный 5 - 25 мм (принимаем lз = 25 мм);с - толщина стенки опорной плиты протяжного станка (принимаем 1с=42 мм);п - высота выступающей части планшайбы (принимаем lп = 30мм);н - длина передней направляющей (с учетом зазора Δ); lн = 90мм.

lо= 120+25+42+ 30+90 = 320 мм.

Затем длину 10, проверяем с учетом длины протягиваемой заготовки: 1о>Lс, так как h" = lд = 90 мм, то

Lс = 220+ h" = 220+90 = 310 мм.

≥310, следовательно, условие выполняется.

Определяем конструктивные размеры хвостовой части протяжки. По ГОСТ 4044-70* принимаем хвостовик типа2, без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью : d1=22e8(-0,046-0,073) мм; d2=17c11(-0,110-0,240) мм; d4=22-1=21 мм; с=1 мм; 11=130 мм; 12=25 мм; 13=60 мм; 14=16 мм; r1=0,3 мм; r2=1 мм; α=30º; диаметр передней направляющейd5=24е8(-0.040-0.073); длину переходного конуса конструктивно принимаем lк=65 мм; длину передней направляющей до первого зуба lн=lи+25=90+25=115 мм; таким образом, полная длина хвостовика

l0=l1+lк+lн=140+65+115=320 мм.

Диметр задней направляющей протяжки должен быть равен диаметру протянутого отвестия с предельным отклонением по f7.

Определяем общую длину протяжки:

Lо= lо+ lр+ lзач+ lк+ lзн

где lо= 320 мм;

р - длина режущих части,

р = tzр = 10·23=230 мм;

зач - длина зачищающих зубьев; lзач = tzзач = 10·3 = 30 мм;

к - длина калибрующих зубьев; lк = tк zк = 0,8·7 = 5,6 мм;

зн - длина задней направляющей,

1з=(0,5-0,75) 1д=0,6·90=60 мм.

Тогда,

Lо = 320+230+30+5,6+60 = 645мм.

Проверка по условию: Lо < Lстанка.

Т.к. Lстанка= 1500 мм, условие выполняется.

Максимально допустимая главная составляющая силы резания max=9,81·Cp·Szx·DZmax·ky·kc·kи

Поправочные коэффициенты на измененные условия резания: ky=1(для γ=15º); kc=1 (при примене нии СОЖ); kи=1 (для зубьев протяжки со стружкоразделительными канавками); тогда сила резанияmax=9,81·700·0,03 0,8525·8=70 000 Н (≈7 000 кгс)

Главную составляющую силы резания можно определить, пользуясь литературой . Полученная сила Pz max не должна превышать тяговую силу станка, в данном случае она равно 10 000 кгс, следовательно, обработка возможна.

F1==0,78·(22-17)=153 мм,

Откуда допустимое напряжение при смятии,

σхв = МПа,

Допустимое напряжение при смятии не должно превышать 600 МПа, что выполняется

Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования выбираем по ГОСТ 9126 - 76.

Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034 - 74, форма В.

3.3 Расчет режима резания при протягивании:

Устанавливаем группу обрабатываемости - У10А с твердостью НВ202 относится к первой группе обрабатываемости .

Группу качества протянутой поверхности устанавливают по квалитету и параметру шероховатости .квалитет отверстия Н 7,

Выбираем вид СОЖ . Для чугуна принимаем СОЖ - сульфолфрезерол. (Условное обозначение в карте «В»).

Максимальная сила резания Рz max=63679кгс/мм2.

Для круглой протяжки второй группы качества и первой группы обрабатываемости и массового производства принимаем V=8м/мин . Поправочный коэффициент на скорость , т.к. протяжка из быстрорежущей стали Р18.

Заключение

В данной курсовой работе были произведены расчеты следующих инструментов: круглого фасонного резца, круглой протяжки, червяной фрезы и цельной развертки.

В процессе выполнения данной курсовой работы была использована техническая справочная литература, рассчитаны режимы резания для режущих инструментов, проведен с аналитический и графический методы расчета и построения.

В настоящее время доля обработки металлов резанием в машиностроении составляет около 35% и, следовательно, оказывает решающее влияние на темпы развития машиностроения в целом.

Литература:

1. Нефедов Н.А., Осипов К.А.. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. - М.: Машиностроение, 1990.

Cправочник технолога-машиностроителя Т.2 / под ред. А.Н. Малова

Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1968. - 500с.

Гапонкин В.А., Лукашев Л.К., Суворова Т.Г. Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки. М.: Машиностроение, 1990. - 448с.

Родин П.Р. Проектирование и производство режущего инструмента. -Киев.: Техника, 1968.-358с.

Палей М.М. "Технология и автоматизация инструментального производства". - Волгоград, 1995. - 488с.

Алексеев Г.А., Аршинов В.А., Кричевская P.M. "Конструирование инструментов" 1979.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3х томах. Издание 8-е переработанное и дополненное. Под редакцией Жестковой И.Е.- М.: Машиностроение, 2001

Баранчиков В.П., Боровский Г.В. и др. "Справочник конструктора-инструментальщика". 1994 .

Баранчиков В.И. и др. "Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов". Справочник. - М.: Машиностроение, 1990.

Иноземцев Г.Г. "Проектирование металлорежущих инструментов". - М.: Машиностроение, 1984.

Кирсанов Г.Н. и др. "Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов". - М.: Машиностроение, 1986.

3. Косилова А.Г., Р.К. Мещерякова. "Справочник технолога машино строителя", том 1, 2. -М.: Машиностроение, 1985.

3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗЦОВ

Резцы с фасонной режущей кромкой применяются для образования поверхностей тел вращения и призматических деталей, поверхностей, имеющих в качестве образующих линию, представляющую сочетание участков прямых и кривых.

Получение фасонной поверхности детали возможно путем раздельной обработки каждого из участков ее образующей при помощи резцов, фрез, шлифовальных кругов, но при непременном условии такого их (участков) взаимного расположения, которое обеспечивает получение заданного профиля образующей поверхности детали с требуемой точностью. Данный вариант обработки имеет ряд недостатков: пониженную производительность процесса, трудность получения требуемого расположения обработанных участков, т.е. точности профиля образующей обработанной детали, и, наконец, необходимость использования труда рабочего повышенной квалификации. Это ограничивает его применение: он используется в условиях единичного производства деталей или в случаях, когда невозможно получить одновременно профиль из-за его сложности, увеличенного периметра и других причин.

Фасонные поверхности призматических деталей могут быть обработаны одновременно по всему профилю их образующей фрезерованием, протягиванием, шлифованием, строганием фасонным резцом. Последний способ как малопроизводительный применяется редко. Некоторые его особенности позволяют успешно использовать строгальные фасонные резцы при получении простых фасонных поверхностей значительной длины.

Получение образующей фасонной поверхности тел вращения одновременно по всему периметру используется в серийном и массовом производствах. Этот вариант профилирования обеспечивает, по сравнению с вариантом профилирования по участкам, повышение производительности обработки, повышение точности профиля деталей и их идентичность по профилю, что осуществляется при помощи фасонных инструментов: фрез, протяжек, шлифовальных кругов, фасонных резцов. Каждый из этих способов имеет свои особенности и показатели производительности, точности, стоимости и другие данные в зависимости от условий, в которых они применяются.

В машиностроении имеются детали таких размеров и такие процессы их производства, при которых оказывается нецелесообразным применение фрезерования, протягивания и шлифования и предпочтительным является использование фасонных резцов. Точно изготовленные фасонные резцы при правильной установке их на станках обеспечивают высокую производительность, точность формы и размеров обработанных деталей по IT8…IT12 и поверхность с = 0,63…2,5 мкм. Они имеют также и такие преимущества, как: малая металлоемкость конструкции, большой срок службы, простота заточки и переточки, технологичность конструкции, относительно невысокая стоимость, они не требуют при эксплуатации рабочих высокой квалификации. Применяются фасонные резцы на токарных, револьверных станках и станках-автоматах, т.е. на тех же станках, на которых предварительно обрабатываются такие детали. Наличие шлифовальных станков для профилирования фасонных резцов повышает технологичность их изготовления и способствует более широкому использованию.

Как и другие металлорежущие инструменты, фасонные резцы характеризуются рядом признаков, которые используются для их классификации. Фасонные резцы можно разделить на следующие группы: по форме – резцы стержневые, призматические и круглые; по виду обрабатываемой поверхности – наружные и внутренние; по установке относительно обрабатываемой детали и направления движения подачи – радиальные и тангенциальные; по расположению резца относительно детали – с параллельным и с повернутым под углом расположением осей или базы измерения; по расположению передней поверхности – без наклона (λ = 0) или с наклоном под углом λ ; по форме образующих фасонных поверхностей – кольцевые и винтовые.