Совершенствование конструкции резца проходного

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Херсонский государственный технический университет

Кафедра технологии машиностроения

Расчетно-пояснительная записка

К курсовому проекту по металлорежущему инструменту

Разработал:

Студент гр.4С2 Шевчук П.Н.

Проверил: Кондрашов.С.Г.

К.т.н. доцент

Херсон 2009



Реферат

Курсовой проект состоит из пояснительной записки (с.46 , табл.3, используемых литературных источников) и трех листов чертежей формата А1.

При выполнении курсового проекта, осуществлена работа в следующем объеме:

Раздел 1

Определены конструктивные элементы резца

Определен профиль резца графическим и аналитическим методами

Назначен материал фасонного резца, допуски, размеры и технические требования

Графическая часть выполнена на листе формата А1 (лист №1)

Раздел 2

Проведен расчет шлицевой протяжки

Графическая часть выполнена на листе формата А1 (лист №2)

Раздел 3

Произведено совершенствование конструкции резца проходного. Назначены технические требования. Графическая часть выполнена на листе формата А1 (лист №3)

Выполнены анализ и выводы по проведенной работе.



Содержание

Введение

Раздел 1. Проектирование фасонного резца.

1.1 Определение конструктивных элементов резца

1.2 Выбор геометрических параметров

1.3 Определение профиля

1.4 Графический метод определения профиля

1.5 Аналитический метод определения профиля

1.6 Материал фасонного резца, допуски на размеры и технические требования

1.7 Исследование геометрии резца

1.8 Определение ресурса работы резца

1.9 Указания по проектированию шаблона и контр шаблона

1.10 Указания по проектированию резцедержателя

Раздел 2. Протяжки для шлицевых втулок с параллельными боковыми гранями

2.1 Исходные данные для проектирования шлицевой протяжки

2.2 Описание основных элементов конструкции

2.3 Сборка токарного резца выполняется следующим образом

2.4 Особенности режущей пластины

2.5 Материал из которого выполнена режущая пластинка

2.6 Анализ и выводы по выполненной работе

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Одна из задач современного машиностроения - создание новых видов инструмента, а так же совершенствование существующих конструкций.

В серийном и массовом производствах широкое применение имеют фасонные резцы. Они обладают рядом существенных достоинств: высокая производительность, идентичность формы обработанных деталей, высокая точность изделия, большое количество переточек.

В ходе выполнения курсового проекта была проведена следующая работа:

расчет конструктивных элементов и выбор геометрических параметров резца;

определение профиля резца;

исследование работоспособности различных участков режущей кромки;

выбор материала резца, шаблона и контршаблона;

определение ресурса работы резца.

Были выполнены чертежи в соответствии с ЕСКД, и они содержать:

Графический метод определения профиля фасонного резца, выполнен на формате А2.

Рабочий чертёж фасонного резца на формате A3.

Рабочий чертеж шаблона и контршаблона на формате A3.

Пояснительная записка оформлена в соответствии с требованиями методических указаний [1] и раздел, посвященный, проектированию фасонного резца содержит:

1.Краткое описание назначения и области применения инструмента.

2.Расчет размеров инструмента, иллюстрированный схемами Обоснование выбора конструкции инструмента и размеров, которые не подлежат расчету.

3.Обоснование выбора материала и геометрических параметров режущей чести инструмента.

4.Определение ресурса работы резца.

Все расчеты и обоснования должны сопровождаться ссылками на литературу.

Задание на проектирование

Размеры обрабатываемой детали

Тип резца

№ варианта

№ рисунка

D1

D2

l1

l2

l3

l4

R

d1

d2

Круг-лый

Призм наружный

Материал детали

Наруж

Внутр

73

8п

38

48

6

13

6

34

3

-

-

+

СЧ24

Рис.1.5п



Раздел 1. Проектирование фасонного резца.

1.1 Определение конструктивных элементов резца

Габаритные размеры и размеры элементов крепления резца выбирают в зависимости от наибольшей глубины профиля обрабатываемой детали -tmax.

tmax = ; (1)

где Dmax , Dmin - наибольший и наименьший обрабатываемые диаметры профиля.

tmax = мм.

Рабочая ширина резца Lp (рис.1), кроме основной режущей части, образующей форму обрабатываемой детали, имеет дополнительные режущие кромки. Они предназначены для подготовки отрезки детали от прутка и для обработки фасок.

Кроме того, режущие кромки, обрабатывающие фаски, имеют перекрытие, а резец заканчивается упрочняющим участком.

Lp = lg + b + b1+ c + a (2) ,

где lg -- длина фасонной поверхности детали;

b -- ширина лезвия под отрезку, принимают равной несколько большей ширины режущей кромки отрезного резца (3 - 8); b1 и с - величины перекрытия , берут равными 0,5 - 1,5; а - ширина упрочняющего участка, принимают 2 - 5мм. Для нашей детали принимаем:



lg = 34мм;

b = 4мм;

b1 = 1мм;

с = 1мм;

а = 3мм.

Lp = 34 + 4 + 1 + 1 + 3 = 39мм.

Рис.2 Дополнительные режущие кромки

Размеры дополнительных режущих кромок выбирают конструктивно и в расчет профили резца не входят.

1.2 Выбор геометрических параметров

Величины переднего г 1 и заднего б1 углов принимают в зависимости от обрабатываемого материала. Для основной точки профиля резца, обрабатывающей наименьший диаметр детали при наружной и наибольший - при внутренней обработке.

Во избежание возникновения вибраций при резании - принятое значение угла г 1 не должно превышать допустимого значения, равного



г 1 ? 10· , (3)

где rmax - наибольший обрабатываемый радиус детали;

tmax - наибольшая глубина обрабатываемого профиля.

Передняя поверхность призматического фасонного резца затачивается под углом Е1 и плоскости, перпендикулярной к задней поверхности.

Е1 = г 1 + б1 (4)

При установке в державку резец разворачивают на угол, значение которого зависит от конструкции нормализованных державок.

Указанные державки обеспечивают заданный угол :

б1 = 12° - 15°

Принимаем для нашего инструмента задний угол б1 = 12°; передний угол г 1 в зависимости от твердости обрабатываемого материала. (табл. 2.13) [1].

Принимаем г 1 = 15°.

Подставляем принятые значения углов в формулу (4).

Е1 = 2

15° + 12° = 27°.

1.3 Определение профиля

Существует два метода нахождения профиля фасонного резца : графический и аналитический.

Первый отличается наглядностью, но имеет низкую точность. Второй способ характеризуется трудоемкими и сложными вычислениями, но зато позволяет получить размеры резца с высокой точностью.

1.4 Графический метод определения профиля

Точность графического способа нахождения профиля фасонного резца зависит от правильного выбора масштаба построений и тщательности их выполнения. В нашем случае рекомендуется использовать масштаб 4:1, 5:1,10:1.

При этом разрешается ограничиваться изображением только тех частей изделия и резца, которые необходимы для построения . Вычерчивание следует производить тонкими линиями , добиваться возможно большой четкости в пересечении линий , образующих точки , по которым определяют искомые размеры .

Построение углов при графическом методе расчета профиля фасонного резца следует производить тригонометрическим путем. Иначе говоря, искомое положения линии, например под углом ?, находят как положение гипотенузы прямоугольного треугольника, имеющего этот угол, для чего на линии , от которой отсчитывается заданный угол , откладывают произвольную величину одного катета треугольника L . Она должна выбираться возможно большей и для упрощения кратной 100.

Затем по формуле h = l·tg ?1 находят величину второго катета треугольника со сторонами l и h будет искомой линией , точно располагающейся под углом г к базовой линии .

Профилирование круглого фасонного резца

В увеличенном масштабе (4:1) вычерчиванием профиль детали в двух проекциях (рис.2). На профиле намечаем характерные точки 1,2,3… . На прямолинейных участках профиля изделия, параллельных его оси, за характерные принимают узловые точки.

На криволинейных и конических участках, кроме узловых, в качестве характерных следует брать промежуточные точки. Число промежуточных точек определяем сложность и необходимой точностью попущения профиля резца.

В нашем случае соседние точки на дуговых участках выбираем отстоящими друг от друга не более чем на 20 - 30°, а на коническом участке профиля изделия не более чем на 2-3 мм.

Через основную точку 1' проводим след передней поверхности nn под углом ?1 и след задней поверхности резца под углом б1, значения которой были приняты ранее. Точки встречи следа передней поверхности резца с соответствующими окружностями, проходящими через условие точки 3' 4'.. і обозначим 3'',4''….і'' . Из этих точек проводим вспомогательные линии, параллельные задней поверхности резца. Из точек 3'',4''….і'' опускаем перпендикуляры к задней поверхности резца до пересечения с ней. В результате получим точки 3''',4'''….і'''. Величина 3'' 3''',4'' 4'''….і'' і''' являются искомой высотой профиля резца.

1.5 Аналитический метод определения профиля

Аналитический расчет профиля фасонных резцов сводится к определению глубины профиля на различных участках режущих кромок.

Алгоритм расчета для рассматривания і-той точки профиля призматических резцов (рис.3) представлен в таблице 1.

Исходными данными для расчета профиля резца являются (рис.3):

Радиус детали r1, соответствующий основной точке профиля. Он принимается равным наименьшему обрабатываемому радиусу при наружной обработке.

Передний ?1 и задний б1 углы резца в основной точке профиля.

Радиусы детали r1 в характерных точках профиля, либо шаг измерения текущего радиуса -- ?r.

Расчет размеров профиля фасонного резца выполняют с точностью до 0,001мм с последующим округлением до 0,001мм для простановки размеров на профиле резца, шаблона и контршаблона.

Для определения размеров профиля резца удобнее использовать не номинальные размеры профиля, а размеры, соответствующие серединам полей допусков с симметричными отклонениями.

Найденные расчетные диаметры деталей используют для получения радиусов характерных точек, которые применяют в дальнейшем. Например, на чертеже детали стоит размер ш 35, здесь номинальный размер 35, а поле допуска расположено не симметрично. При симметричном расположении поля допуска этот же размер примет вид.

Рис. 4. Схема расчета призматического фасонного резца

Алгоритм расчета профиля фасонных резцов

Таблица 1

№ п/п	Определяемый параметр	круглый резец
1	2	3
1.	Расстояние от оси детали до следа передней поверхности резца
2.	Вспомогательный параметр	A1 = r1.cosг1
3.	Угол заточки резца
4.	Передний угол в текущей (рассматриваемой) точке
5.	Вспомогательный параметр	Ai = ri•cosгi
6.	Глубина профиля резца по передней поверхности для i точки.	Ci = ±(Ai-A1)
7.	Задний угол в рассматриваемой і точке резца
8.	Глубина профиля резца в і точке

Профиль обрабатываемых деталей состоит из ряда участков - цилиндрических, конических, а также очерченных криволинейными образующими, чаще всего дугами окружностей. Из-за несовпадения радиальных сечений изделия и резца будут отличаться размеры их конических и криволинейных участков.

При изготовлении деталей невысокой точности (11 квалитет и грубее) конический участок профиля резца строят по его крайним точкам.

Тогда угол конического участка профиля резца находим по формуле (рис.4)

(5)

где t - глубина профиля резца на коническом участке, l - расстояние между крайними точками конического участка профиля вдоль оси детали.

L - расстояние между крайними точками конического участка профиля вдоль оси детали.



Рис. 5. Определение размеров конического участка профиля фасонного резца.

Рис. 6. Определение осевых размеров криволинейного участка профиля резца.

В случае обработке более точных изделий конических участков профиля резца определяют как геометрическое место ряда точек, расположенных на этом участке и отстоящих друг от друга на 2-3 мм.

Осевые координаты этих точек будут :



Углы фасок деталей и режущих кромок резца, предназначенных для их обработки, имеют одинаковую величину.

Профиль резца для обработки участка детали, очерченного дугой окружности, находят как геометрическое место ряда точек с координатами, ti и ki , где Ki = К'i = (рис 5). Их следует располагать друг от друга на расстоянии 10-20. Полученный таким образом профиль резца представляет собой лекальную кривую.

Изготовление такой кривой на производстве является весьма трудоемким заданием. Поэтому расчетную кривую в зависимости от требуемой точности обычно заменяют одной или несколькими дугами окружностей. Для чего определяют радиус заменяющей окружности полонение его центра, используя координаты трех точек участка расчетной кривой

В одной из крайних точек (7.а) располагают начало координат хОу. Ось Ох располагают вдоль оси резца, а ось Оу перпендикулярна ей. Тогда координаты центра заменяющей дуги окружности будут:

(6)

где x1, у1, x2,у2 - координаты точек 1 и 2;



а2=х22+ у22

Радиус заменяющей дуги окружности находит по формуле:

(7)

При симметричном расположение точек, через которых проводят дугу заменяющей окружности (7.б), расчет радиуса упрощается.

Из рисунка 7.б видно, что

Тогда,

(8)

(9)

Погрешность от замены криволинейного участка профиля дугой окружности по нормали к ней рис.6.б находят из выражения:



(10)

где xn, yn - координаты точек n, наиболее удаленной от дуги окружности.

Величина ?р не должна превышать 0,75 допуска на заданном участке профиля детали.

Если ?р больше указанной величины, то расчетную кривую на этом участке профиля резца следует заменять дугами двух или более окружностей.

t = 5

l = 11

y2 = 0; х0 = х1 = 5мм; у1 = 4.25мм.

b = x12 + y12 = 25 + 18,06 = 43,06.

х2 = 2х0 = 10мм.

а2 = х12 + у22 = 25.

С = 2(х2у1 - х1у2) = 2(10·4,25 - 0) = 85.

У0 = мм.



Рис. 7. Определение заменяющего радиуса профиля фасонного резца.

1.6 Материал фасонного резца, допуски на размеры и технические требования

В качестве материала для изготовления фасонного резца следует применять быстрорежущую сталь Р6М5 по ГОСТ 19265-73 либо твёрдый сплав марки Т15К6, ВК8 или ВК10[7] ; для хвостовой части сталь 40Х.

Допуски на размеры профиля фасонного резца назначают, исходя из допусков на профиль обрабатываемой детали. На резце задают высотные размеры профиля, которые проставляют от выбранной базы. В качестве последней рекомендуется принимать участок профиля резца, обрабатывающий диаметр детали с наименьшим допуском. Поэтому при выборе допуска на глубину профиля резца исходят из величины допуска на соответствующую глубину профиля детали.

Существует несколько схем определения технологических допусков на глубину профиля изделия. По наиболее простой из них указанный допуск составляет половину допуска на соответствующий диаметр, то есть:



На основании практических данных при выборе допуска на глубину профиля резца можно воспользоваться зависимостью

(18)

где - глубина профиля резца на I ступени;

- глубина профиля детали на той же ступени.

Допуск на глубину профиля резца целесообразно задавать в тело резца. Величины допусков на линейные размеры профиля резца находят из соотношения

(19)

где - допуск на соответствующий линейный размер детали.

Допуски на линейные размеры резца имеют то же направление, что и допуски на детали. Исходя из возможностей инструментального производства, величину допусков на профиль фасонного резца не рекомендуется принимать меньше 0,02 мм.

Допуск заднего угла дб следует принимать со знаком (-), а переднего угла - дг со знаком (+). Величину их принимают в пределах 30'--1 °.

Допуски наружного диаметра выбирают по h9, h12 или h14, а диаметра под оправку по Н7 или Н9.

Шероховатость поверхностей фасонного резца по ГОСТ 2789-73 должна быть:

фасонного профиля и передней поверхности - не менее 9 класса;

посадочного отверстия и боковых торцов - не менее 8 класса;

остальных поверхностей - не менее 6 класса.

Для призматического резца:

направляющие и опорные поверхности должны быть плоскими и параллельными образующей профиля. Отклонение от параллельности не должно превышать 0,01 мм;

резец, положенный опорной поверхностью на контрольную плиту, должен прилегать к ней без качки. Щуп толщиной 0,02 мм не должен проходить между плитой и резцом.

Маркировать:

-на призматическом резце: материал режущей части; Ct\\ €ц товарный знак завода - изготовителя.

1.7 Исследование геометрии резца

Для исследования геометрии фасонного резца необходимо провести анализ изменения величин углов вдоль его режущих кромок. По приведенным в табл. 5 формулам значения передних и задних углов в характерных точках профиля резца были найдены в плоскости, перпендикулярной его оси. Однако режущие свойства инструмента более полно характеризуются углами, измеренными в плоскости, нормальной к режущей кромке.

Величины задних и передних углов в нормальной плоскости к рассматриваемой точке фасонного профиля резца находят по формулам



(12)

(13)

где бi,гi -задний и передний углы в рассматриваемой точке профиля, измерение в плоскости, перпендикулярной оси резца;

цi - угол между касательной к режущей кромке в рассматриваемой точке и прямой, перпендикулярной к оси резца.

Величину угла цi на криволинейном участке профиля резца нецелесообразно находить геометрическим путём. Например, если положение точки i заданно углом иi , то

ц1 = 900 - иi. При задании точек профиля координатами (Ki,ti) угол цi определяют из предположения, что касательная в точке к профилю в первом приближении параллельна хорде,

стягивающей точки i-1 и i+1 Тогда

(14)

После расчета величин задних углов резца в характерных точках его профиля строят график изменения углов по всему контуру.

Масштабы углов и длины участков профиля резца выбирают произвольно. При этом необходимо обратить внимание на то обстоятельство, что в точках, являющихся пересечением двух участков с различными углами цi, следует находить по два значения углов бn и гn . Поэтому на графиках изменения углов эти точки имеют перепад.

Если на криволинейных участках профиля резца окажутся точки с цi =0, например точка 4 на (рис. 11), необходимо заменить такие криволинейные участки прямолинейными, имеющими углы цi > 0. В таком случае следует исходить как из получения минимально

допустимых задних углов в данной точке i, равных бni ? 30- 40, так и из обеспечения заданной точки профиля резца.

При допустимой погрешности ?, принимаемой обычно не более 0,75 допуска на профиль резца, угол на участке З'?' (рис. 5) находят из выражения

(15)

где r - радиус дуги заменяющей окружности на данном участке.

Рис. 8 График изменения задних углов в плоскости, нормальной к режущей кромке резца.

Тогда координаты точки 3' (рис. 11), конца прямолинейного участка, заменяющего криволинейный, определяют из равенства

(15)



На участках режущих кромок, перпендикулярных к оси резца, например 4-5' (рис. 11), задние углы в нормальной плоскости - равны нулю, так как цi =0 . Для улучшения условий резания такие участки режущей кромки профиля резца выполняют с поднутрением на угол цi ? 3 - 4°, например, участок 4-5 на рис. 11. Улучшение геометрии отражают на графике углов (рис. 12).

Анализ полученных графиков позволяет выявить участки режущих кромок, имеющих недопустимо малые углы и принять необходимые меры для их увеличения. Это может быть или увеличение угла заменяющей прямой на криволинейном участке, если позволяет точность профиля, или увеличение значений принятых углов в основной точке 1.

1.8 Определение ресурса работы резца

Обеспечение производства режущим инструментом возможно только на базе технически обоснованных нормативов его расхода, которые не трудно установить [9], зная ресурс работы инструмента определяемый по формуле:

Т1 = (п + 1)Т,(20)

где n -количество переточек инструмента;

Т - стойкость инструмента между переточками.

Т = 2,75 часов

где М - величина допустимого стачивания;

- величина стачивания за одну переточку.

Величина допустимого стачивания определяется по формуле:

для призматических резцов ;

Н1- высота привариваемой быстрорежущей части резца.

Рекомендуется Н1=40mm.

М = 0,7·40 = 28мм.

hn = 1,5мм.

n = 25/1,5 = 18

Т = (18 +1)·2,75 = 52,25час

1.9 Указания по проектированию шаблона и контр шаблона

Шаблон и контршаблон для комплексной проверки профиля фасонного резца проектируют как профильные калибры, контролирующие на просвет. При контроле на просвет шаблон, имеющий профиль, обратный профилю резца, прикладывается к нему так, чтобы одна горизонтальная, а другая вертикальная или наклонная, базовые поверхности профилей шаблона и резца прилегали друг к другу.

На остальных поверхностях при этом должен образовываться просвет. За базовые поверхности берутся обычно те, которые имеют наибольшую длину. Величина образовавшегося просвета между профилем шаблона и резца не должна превышать допуск на размер соответствующего элемента профиля резца.

Номинальные размеры элементов профиля шаблона должны рассчитываться как размеры, соответствующие максимуму тела контролируемого резца. Номинальные значения всех соответственных размеров у шаблона и контршаблона одинаковы.

Допуски на точность изготовления размеров фасонного профиля шаблонов принимаются ±0,01 мм.

Шаблоны и контршаблоны изготавливают из стали 10, стали 20 с последующей цементацией и закалкой, либо из стали У8А или 12У1.

Рекомендуемая толщина шаблонов - 3 мм.

1.10 Указания по проектированию резцедержателя

Фасонные резцы чаще всего используют на револьверных станках и токарных автоматах. Типовые конструкции резцедержателей нормализованы и даны в работах [3 и 8].

При выборе резцедержателя необходимо согласовать его размеры с размерами суппорта и высотой центров станка, выбранного для обработки заданной детали. На чертеже резцедержателя указывают настроечный размер, по которому устанавливают резец в резцедержателе для обеспечения выбранной геометрии.В пояснительной записке приводят схему и кратко описывают конструкцию резцедержателя и крепление в нем резца.

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. Протяжки -- узкоспециализированный инструмент, предназначаемый для обработки одной и, редко, нескольких деталей, мало отличающихся размерами. Из-за высокой стоимости их применение эффективно в массовом и серийном производств



Раздел 2. Протяжки для шлицевых втулок с параллельными боковыми гранями

В приведенных ниже примерах даны два варианта расчетов протяжек с центрированием по наружному диаметру и боковым сторонам, а также вариант с центрированием по внутреннему диаметру шлицевого соединения при обработке шлицевого отверстия первоначально работают фасочные зубья, которые образуют канавки трапецеидальной формы, а затем вступают в работу шлицевые зубья. фасонный резец цилиндрический

Значения длин Lnp и lрх находятся в допустимых пределах. Если принять одинарную схему резания при снятии фасок, то Lnp и lрх увеличатся на 34 мм: Lnp = 1446, lрх = 1106 мм.

Рис.1. Фасонные зубья шлицевых протяжек для одинарной схем резания



Рис. 2. Зубья шлицевых протяжек с одинарной схемой резания при высоте шлицев более 1,5 мм

2.1 Исходные данные для проектирования шлицевой протяжки

Наружный диаметр DH шлицевого отверстия, мм 96 + 0,03;

Внутренний диаметр шлицевого отверстия dВ, мм 86 + 0,46; +0,075

Ширина шлицев bш 20- 0,040 мм.;

Фаска по f внутреннему диаметру, мм f=0,3;

Число шлицев, nz=8;

Длина обрабатываемого отверстия L=52;

Обрабатываемый материал КЧ33;

Твердость НВ 210;

Станок 7А510;

10.Тяговая сила 306 кН;

11.Наибольший рабочий ход ползуна, мм 1800 мм.

Расчет шлицевой протяжки:

Расстояние l1 до первого зуба, мм l1=280+L=280+52=332мм [3]

Диаметр отверстия до протягивания, мм D01=Dп = 86 мм

Диаметр хвостовика, мм d1=86мм.

Площадь хвостовика Fx=1134.1мм

Шаг режущих зубьев tp=mL = 1.25*52 ч 1.552 = 9.01 ч 10.81

Принятый шаг tр=10

Наибольшее число зубьев находящихся в работе zmax= +1 = +1=6

Глубина стружечной канавки, мм hk=4

Площадь стружечной канавки, мм Fк=12,56

Коэффициент К заполнения канавки, К=4

Подача Szk, допустимая по размещению стружки, мм/зуб Szk=0.043мм/зуб;

Допустимая сила Px резанья по хвостовику, Н:

Px = Fx*уx=1134.1*300=340230H; [3]

Допустимое усилие по прочности первого зуба,

Н P1=F1*у1=р(D01-2h) 2 * у1/4=3.14 (52-2*4) 2 *400/4=607904 H;

Расчетная сила резанья, Рр=275400Н; [3]

Наибольшая ширина срезаемого слоя, мм

Bр=(bш+2f+0.5)nz=(8+2*0.3+0.5)*8=72.8мм; [3]

Подача, допустимая по расчетному усилию, мм/зуб

Szp=(Pp/Cp*Bp*zmax)10/8 =(275400/3110*72.8*7) 10/8 = 0.112мм/зуб;

Наибольшая ширина слоя при нарезании, мм

Врш=bш*nz= 8*8=64мм; [3]



Подача, допустимая по расчетному усилию резанья, мм/зуб

Szp=(Pp/Cp*Bрш*zmax) 10/8 =(275400/3110*64*7) 10/8 =0.131 мм/зуб;

Принимаем одинарную схему резанья для шлицевых зубьев, так как Szp> Szk

19. Шаг режущих зубьев для групповой схемы резанья, мм

tp=mL=1.4552 ч 1.952 = 10,45 ч 13,7;

20. Принятый шаг, мм tp=1мм;

21. Глубина стружечной канавки hk=4;

22. Максимальное число одновременно работающих зубьев Zmax=+1==5; [3]

23. Допустимая подача по размещению стружки, мм/зуб

Szk=Fk/KL=12,56/3*52=0.058 мм/зуб; [3]

24. Допустимое усилие по прочности первого зуба, H

P1 == [3]

25. Расчетное усилие, Н

Рр =(Рх, Р1, РсЧ0,9)min=275400H;



26. Допустимая подача по усилию резанья, мм/зуб

Szp=(Ppnг/Ср*В0*zmax*Kp) 10/8 = (275400*3/3110*64*6*3) 10/8 =0.159мм/зуб

27. Расчетная подача для групповой схемы резанья, мм/зуб

Sp=0.159 мм/зуб;

28. Припуск ?, снимаемый фасочными зубьями, мм

?=dBmin + 2f + 0.3 - D01 = 52+0.6+0.3-52=0.9 мм;

29. Число фасочных зубьев при одинарной схеме резанья:

zф=зубьев;

30. Длина режущей части фасочных зубьев

l=tp(zф-1)=12*5=60 мм; [3]

31. Число фасочных зубьев при групповой схеме резанья

zфр. = =8 зубев;

32.Длина режущей части фасочных зубьев



l=tp(zф-1)=12Ч9=108мм;

33. Диаметры фасочных зубьев при групповой схеме резанья, мм

Dф1=86.30 мм [3]

Dф2=86. 583мм

Dф3=86,866 мм

Dф4=87,149мм

Dф5=87,432 мм

Dф6=87,715 мм

Dф7=87,998 мм

Dф8=88,281 мм

34. Число фасочных зубьев zф=8 зубьев

35. Длина фасочной части, lрф=tр(zф-1) = 12Ч7=84мм

36. Диаметры шлицевых зубьев, мм

Dш=d + 2Szш

Dш1=88,564мм

Dш2=88,847мм

Dш3=89,130мм

Dш4=89,413мм

Dш5=89,696мм

Dш6=89,979мм

Dш7=90,263мм

Dш8=90,545мм

Dш9=90,828мм

Dш10=91,111мм



Dш11=91,394мм

Dш12=91,677мм

Dш13=91,960мм

Dш14=92.243мм

Dш15=92.526мм

Dш16=92.809мм

Dш17=93.092мм

Dш18=93.375мм

Dш19=93.658мм

Dш20=93.941мм

Dш21=94.224мм

Dш22=94.507мм

Dш23=94.790мм

Dш24=95.073мм

Dш25=95.356мм

Dш26=95.639мм

Dш27=95.922мм

Dш28=96.205мм

Рис.6.Режущие и калибрующие зубья протяжки



37. Число шлицевых зубьев, Zрш =31

38. Длина режущей шлицевой части, мм

lрш =tpzpш=12Ч31=372мм

39. Шаг калибрующих зубьев, мм

tk=0.7tр=0,7Ч12=8,4?8мм

40. Число калибрующих зубьев для шлицевой части zк=7

41. Длина калибрующей шлицевой части, мм

lкш=tkzk=8Ч7=56мм

42. Длина заднего направления l=L=72мм.

43. Общая длина протяжки, мм

Lпр==352+84+372+56+72=966 мм

Рис. 7. Общий вид протяжки



Рис.8. Геометрические параметры хвостовика

44. Допустимая длина протяжки, мм

Lпрmax=40D0?2000

45. Необходимая длина рабочего хода для работы, мм

lpx=352+84+372+56+72=936мм

46. Определение угла в1,?

в1=45? - arcsin() = 45? - arcsin() = 35?10м

47. Вспомогательная величина N, мм

N=1/2v(dв+2f) 2 - bш2 = 1/2Ч51,98=25,99;

48. Величина М, мм



М =N sin в1+cosв1 =25,99 Ч sin 35?10м+ 4 Ч cos 35?10м =13.57+3.41=16.98мм

49. Угол в,?

в= 360?/nf + 2 в1 = 360?/8+70 = 115?;

50. Ширина площадки Р, мм

По таблице 8.3 [3], определяем геометрические параметры круглого хвостовика принятого для данной протяжки

Исследование и проектирование резца для обработки цилиндрических поверхностей.

В современном машиностроении довольно актуальной является задача повышения эффективности производства за счет повышения производительности. Решение этой задачи возможно лишь в условиях производства достаточной гибкости и в общем случае имеет два варианта: снижение основного времени обработки и снижение вспомогательного времени, затраченного на замену режущей части инструмента.

Известно, что вспомогательное время включает в себя: время на установку заготовки, закрепление и снятие заготовки и обработанной детали; на пуск и остановку станка; на изменение частоты вращения шпинделя и величины подачи; на установку и подвод к заготовке режущего инструмента; время на измерение заготовки и готовой детали и т. п. В этом перечне от конструкции инструмента зависит время на установку инструмента, что возможно сократить за счет использования системы быстросменного инструмента и механизмов автоматической замены инструмента.

Основными известными методами снижения вспомогательного времени являются:

автоматическая замена инструмента;

автоматическая замена режущей части;

автоматический поворот режущей пластины.

Таким образом, к инструментам сборных конструкций, которые являются наиболее распространенными в условиях автоматизированного гибкого производства, выдвигается ряд требований, из которого следует выделить следующее:

достижение необходимых показателей надежности, прочности и виброустойчивости конструкций и их деталей при небольшом их количестве;

технологичность, в особенности для деталей, которые подлежат частой замене;

простота конструкции для изготовления и сборки;

универсальность конструкции, которая позволяет изменять геометрические параметры режущего клина, а также использовать твердосплавные многогранные неперетачиваемые пластинки различной формы.

Цель исследования - усовершенствование конструкции резца, оснащенного многогранными режущими пластинами, которая обеспечивает снижение вспомогательного времени за счет автоматической замены резальной пластины вместе с подкладкой.

Задача сокращения вспомогательного времени решается за счет новой конструкции резца, которая обеспечивает замену режущей части с другими геометрическими параметрами путем сокращения количества элементов узла крепление и связей между ними. Кроме этого конструкция предусматривает возможность использования промышленного манипулятора для замены режущей части.

В настоящее время существует ряд предложенных решений поставленной задачи. В большинстве случаев они сводятся к разработке новых конструкций универсально-сборных резцов с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин. В общем случае универсально-сборные резцы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин можно разделить на регулируемые и переналаживаемые. К регулируемым конструкциям следует отнести токарные резцы со сменной резцовой вставкой, а к переналаживаемым - резцы с поворотной подкладкой и с многопозиционным базирующим элементом.

2.2 Описание основных элементов конструкции

Режущий инструмент имеет державку 1 с закрытым пазом 2, в котором размещена вставная опорная пластинка 3. В гнезде 4 вставной опорной пластинки закрепленная режущая пластина 5 с помощью винта 6, имеющего головку 7 сферической формы, которая взаимодействует с конической поверхностью 8 в отверстии режущей пластины при вкручивании винта в резьбовое отверстие 9. На опорной поверхности вставной опорной пластинки 3 выполнен паз 10. В державке 1 выполнено ступенчатое отверстие 11, соединяющееся с закрытым пазом 2 державки 1. В отверстии 11 расположена тяга 12 с крючком 13, наклонная поверхность 14 которого взаимодействует с наклонной поверхностью 15 паза 10. В ступени 16 с большим диаметром отверстия 11 размещена пружина 17, одна сторона которой имеет возможность взаимодействия с уступом 18 ступени 16,а вторая - с упором 19 на тяге 12, например, с шайбой. Гайки 20 и 21 предназначены для регулирования силы поджима вставной опорной пластины 3 к базирующим поверхностям 22 и 23 в пазе 2 державки 1. Штифт 24, запрессованный в державку 1, входит в паз 25 на тяге 12 и необходим для ориентирования тяги 12 в отверстии 11, а также для ограничения величины перемещения тяги 12 в отверстии 11.

Рис.1

На рисунке 1,а показан токарный резец с закрепленной четырехгранной пластиной с главным углом в плане 45 градусов, вид сверху; на рисунке 1,б - сечение А-А; на рисунке 1,в - сечение Б-Б; на рисунке 1,г - токарный резец с закрепленной четырехгранной пластиной с главным углом в плане 75 градусов, вид сверху.



2.3 Сборка токарного резца выполняется следующим образом

Вначале режущая пластина 5 устанавливается в гнездо 4 и закрепляется в нем ввинчиванием в резьбовое отверстие 9 винта 6 с головкой 7 сферической формы. За счет смещения оси резьбового отверстия 9 относительно оси отверстия в режущей пластине 5 при взаимодействии головки 7 сферической формы с конической поверхностью 8 отверстия в режущей пластине боковые поверхности последней поджимаются к базирующим поверхностям гнезда 4, что обеспечивает надежное закрепление режущей пластины 5 во вставной опорной пластинке 3.

В отверстие 11 державки 1 вставляется тяга 12 и ориентируется пазом 25 таким образом, чтобы после запрессовывания в державку 1 штифт 24 вошел в паз 25. На тяге 12 в ступень 16 с большим диаметром устанавливается пружина 17, потом шайба 19 и с помощью гаек 20 и 21 устанавливается необходимое сжатие пружины 16, концы которой прижимаются к выступу 18 и торцу шайбы 19.

Для закрепления режущей части резца к державке 1 на торец тяги 12 нажимают с силой в направлении ее оси, сжимая пружину 17. Тяга 12 перемещается в направлении закрытого паза 2 в державке 1, обеспечивая при этом возможность введения крючка 13 на тяге в паз 10 на вставной опорной пластинке 3. После этого приложенную силу снимают и тяга 12 под действием пружины 17 начинает перемещаться в направлении торца резца. Наклонная поверхность 14 крючка 13 взаимодействует с наклонной поверхностью 15 паза 10, поджимая вставную опорную пластинку 3 к опорной поверхности паза 2 на державке 1, а сила пружины 17 через тягу 12 поджимает базирующие поверхности вставной опорной пластины 3 к базирующим поверхностям 22 и 23.

Для установки режущей вставки резца с другими геометрическими параметрами необходимо сжать пружину 17, снять ненужную вставную опорную пластинку 3 с режущей пластиной 5 с крючка 13, установить режущую вставку с необходимыми геометрическими параметрами и отпустить пружину.

Таким образом, предложенная конструкция токарного резца обеспечивает сокращение вспомогательного времени и позволяет автоматизировать процесс смены режущей вставки, в том числе и с помощью промышленного робота.

Предложенный токарный резец может применяться при обработке материалов резанием, обеспечивая закрепление режущих пластин с другими геометрическими параметрами на одной державке с небольшим вспомогательным временем, которое позволяет увеличить производительность токарной обработки.

2.4 Особенности режущей пластины

Известны режущие пластины, имеющие плоскую переднюю поверхность. При осуществлении процесса резания такими пластинными стружка скользит по передней поверхности резца, причем зона соприкосновения стружки и передней поверхности представляет собой плоскость.

Известны режущие пластины, имеющие вогнутую переднюю поверхность или имеющие элементы в виде лунок. Назначение указанных лунок и вогнутостей - выполнение функций стружколома. При осуществлении процесса резания такими пластинами стружка также скользит по вогнутой передней поверхности резца, при этом зона соприкосновения стружки и передней поверхности представляет собой вогнутую поверхность.

Недостатками указанных режущих пластин является низкая стойкость инструмента. Одна из основных причин низкой стойкости инструмента - большая площадь контакта между режущей пластинкой и стружкой. Все образующееся тепло в процессе резания передается через стружку режущему инструменту.

Известны режущие пластины с криволинейной режущей кромкой, см. например выбранный в качестве прототипа патент РФ на изобретение «Режущая пластина» №2201316 от 01.03.2001. В этом изобретении режущая пластина выполнена в виде многогранника и имеет криволинейную режущую кромку образованную пересечением передней плоскости и криволинейной боковой поверхности.

Способ резания таким резцом выбран в качестве прототипа. Контакт резца с режущим инструментов осуществляется по криволинейной поверхности. В процессе резания стружка скользит по плоской передней поверхности резца. Зона соприкосновения стружки и передней поверхности резца представляет собой плоскость.

Прототипу присущи те же недостатки что и аналогам. При резании с положительным углом резания возникает сложный изгиб, где присутствуют напряжения сжатия и растяжения что может привести к образованию трещин. Кроме того стойкость инструмента снижается из-за перегрева в процессе резания. Как известно, при резании нагрев передней поверхности осуществляется за счет трения и теплопередачи от нагретой стружки.

При достаточно большей площадью контакта между передней поверхностью резца и стружкой значительная часть тепла успевает передаться инструменту. Кроме того, за счет скольжения стружки по передней поверхности за счет трения скольжения возникает дополнительное тепло.

Задачей моего изобретения является создание равнопрочной формы передней поверхности пластины и обеспечение условий для снижения количества тепла. Передаваемого от стружки режущему инструменту, за счет уменьшения площади контакта между пластиной режущего инструмента и стружкой.

Сущность изобретения:

Для достижения указанной цели, передняя поверхность выполнена выпуклой криволинейной, описанной кривой второго порядка, например параболой y=k, где к выбирается в пределах 0,25-0,5. Пластина выполнена двухсторонней то есть обе рабочие передние поверхности выполнены зеркально симметричными. Таким образом стружка и передняя поверхность образуют кинематическую пару высшего класса при этом элементом этой пары является линия. Передняя поверхность является параболической , а тело описанное параболой имеет максимальную прочность .

Практически сразу после выхода из зоны резания стружка отходит по касательной к параболической поверхности. Это обеспечивает резкое снижение как образования тепла, так и теплопередачу от стружки к пластине.

Кривая описанная формулой y=kпредставляет из себя монотонно возрастающую кривую второго порядка, вытянутую вдоль оси абсцисс, то есть вдоль оси передней поверхности. Для того что бы осуществлялся процесс резания режущая кромка должна быть острой. Это обеспечивается введением коэффициента к<1. Кроме того введение этого коэффициента позволяет сохранить общую толщину сменных режущих пластин в соответствии с требованиями ИСО.

Рис. 1 Процесс резания



Такое выполнение режущей пластины значительно увеличивает её стойкость.

На рис. Й показано осуществление процесса резания. Режущая пластина устанавливается в гнездо под передним углом г1=5-10?, для обеспечения заднего угла б. При выполнении передней поверхности выпуклой параболической угол г=12-35?. Суммарный передний угол будет равен г1+г.

В процессе резания обычной пластиной стружка скользит вдоль касательных к передней поверхности пластины, по направлению действия касательных напряжений т-т. Вдоль этой плоскости наравлена и сила трения Ртр. Если пластина плоская то касательная к ней совпадает с передней поверхностью. Если передняя поверхность имеет углубления то стружка входит в углубления. В таких случаях время и площадь контакта между пластинкой и стружкой максимальное.

В предлагаемом способе образующаяся в процессе резания стружка соприкасается с передней поверхностью 1. Стружка не повторяет форму параболической поверхности, она перемещается по касательной к этой выпуклой поверхности т-т. Зона контакта между передней поверхностью и стружкой обозначена 1. Во фронтальном сечении зона контакта представляет собой точку как показано на рис 1.

2.5 Материал из которого выполнена режущая пластинка

Режущая пластинка, которую я использую в данном резце из металлокерамического твордого сплава ВК8 (пат. 2145916, Чеховой А.Н. и Селиванов Н.П.)Это новый металлокерамический твердый сплав, не уступающий и даже кое в чем превосходящий лучшие мировые образцы.

Дело в том, что еще никому не приходило в голову закалять твердые сплавы, а наши изобретатели взяли да закалили. И не просто закалили, а использовали технологию термоциклирования (см. ИР, 4, 1978. "Теперь удар теплом" ), повышающую эффективность закалки.

Как известно, существует два вида металлорежущего инструмента: твердосплавный и быстрорежущий. Первый хорош тем, что тверд и износостоек, что позволяет на форсированных режимах обрабатывать им даже закаленные стали, а плох тем, что хрупок и по сему ограничен в применении. Быстрорежущий же инструмент не так стоек, зато ударов не боится. Типичный представитель первого -- твердый сплав ВК8, второго -- сталь Р6М5. Сплав почти в два раза плотнее стали, а сталь почти вдвое пластичнее сплава. При этом быстрорежущая сталь отлично закаливается.

При исследовании твердых сплавов (а их, различных по химсоставу и механическим свойствам, более трех десятков) изобретатели остановились на сплаве ВК8, усмотрев в нем некоторое сходство, хотя и весьма отдаленное, с быстрорежущей сталью. И в сплаве, и в стали присутствует вольфрам. Только в стали вольфрам -- в элементарном виде, а в твердом сплаве -- в виде карбида, т.е. в соединении с углеродом. Но ведь углерод и обеспечивает повышение твердости сталей при закалке. Задача состояла в том, чтобы термической обработкой заставить связанный в карбиде углерод сработать должным образом.

Вот тут и понадобилась "...физика самоорганизации микро- и нанокристаллических композиционных К-фаз...".

После закалки металлокерамический твердый сплав ВК8 стал на пять единиц тверже, что для режущего инструмента очень даже хорошая прибавка. А если учесть, что получена она без каких-либо изменений производства -- многостадийного и весьма не простого, то и вовсе хорошо. Важно и то, что новый металлокерамический сплав обладает так называемой конструкционной прочностью, сочетая в себе два антогонистических свойства -- твердость и пластичность.

Стоят пластины несколько дороже обычных, но и тут оптимальное сочетание цены и качества. Обычно твердосплавные пластины к стальным державкам припаивают, а новые можно приварить, что обеспечивает более надежную работу инструмента, особенно при ударных нагрузках и высоких температурах резания. Поэтому ими можно оснащать не только резцы, фрезы, зенкера, сверла, развертки, но и протяжки, пуансоны, буровые коронки, инструменты для разрушения старых дорожных покрытий. Горнопроходческое оборудование, угольные комбайны, оборудование для разработки нерудных полезных ископаемых и металлосодержащих руд, мерзлой земли и скальных пород, оборудование для добычи соли и других абразивных материалов, для резки природного камня, железобетона и металлоконструкций.

2.6 Анализ и выводы по выполненной работе

Предлагаемый мною резец может применятся при обработке материалов резанием, обеспечивая повышение стойкости режущей пластинки тем самым увеличив её долговечность.



Заключение

В процессе выполнения курсового проекта по металлорежущему инструменту, были проведены расчеты круглого фасонного резца, шлицевой протяжки и резца расточного для сквозных отверстий.

При расчете фасонного резца были определены следующие параметры:

Угол наклона передней поверхности г=15?;

Угол по задней поверхности б =15?;

Глубина профиля детали tmax= 5мм;

Также было произведено определение профиля резца графическим и аналитическим методами.

В конце данного раздела работы был произведен расчет ресурса работы резца, который показал, что спроектированный резец имеет возможность работы на протяжении 395 часов при 135 переточках.

При проектировании шлицевой протяжки были выполнены расчеты ее геометрических параметров, по заданной детали был выбран хвостовик.

Для данной протяжки, как показали расчеты, была выбрана одинарная схема резанья. Были определены количества, шлицевых, фасонных зубьев, а также их диаметры и длины их участков на протяжке в зависимости от принятых для этих зубьев шагов.

Данные расчеты сопровождались графическим изображением рабочего чертежа шлицевой протяжки на листе формата А1.

Последним разделом данного курсового проекта является «Исследование и проектирование резца расточного».

В ходе проведения исследовательской работы была найдена новая конструкция режущей пластины, которая является более износостойкой при большой скорости резания.

Список использованной литературы

1. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлорежущему инструменту «Проектирование фасонного резца», Диневич Г. Е. Кондрашов С. Г. - ХНТУ, Херсон 2005 - с.43

2. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлорежущему инструменту «Проектирование протяжек для обработки отверстий», Диневич Г. Е. Кондрашов С. Г. - ХНТУ, Херсон 2005 - с.43

3. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов: Учеб. Пособие для вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»/ Под общ. ред. Г.Н. Кирсанова - М.: Машиностроение, 1986. - 288 с.: ил.

4. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Вища школа. 1979. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru