Проектирование резца, спирального сверла и фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1 Выбор и обоснование параметров резца токарного составного твердосплавного общего назначения

1.1 Исходные данные

1.2 Анализ исходных данных

1.2.1 Выбор и обоснование типа резца

1.2.2 Ограничения

1.3 Выбор инструментального режущего материала

1.4 Геометрия резца

1.4.1 Кромки резца

1.4.2 Углы

1.4.3 Поверхности резца

1.5 Выбор напаиваемой пластины

1.6 Компоновка рабочей части

1.7 Державка резца

1.8 Корпус, габаритные размеры

1.9 Выбор прототипа резца

1.10 Технические требования

2 Проектирование спирального сверла

2.1 Исходные данные

2.2 Анализ исходных данных

2.3 Выбор инструментального режущего материала

2.4 Геометрия сверла

2.5 Зуб и стружечная канавка

2.6 Центрирующая направляющая часть

2.7 Выбор хвостовика

2.8 Габаритные размеры

2.9 Выбор прототипа сверла

2.10 Технические требования

3 Проектирование фрезы

3.1 Исходные данные

3.2 Анализ исходных данных

3.3 Выбор инструментального режущего материала

3.4 Режимы резания

3.5 Основные геометрические параметры фрезы

3.6 Определение числа зубьев фрезы

3.7 Зуб и стружечная канавка

3.8 Размеры крепежно-присоединительной части

3.9 Габаритные размеры

3.10 Недостающие размеры

3.11 Технические требования

Литература

1 Выбор и обоснование параметров резца токарного составного твердосплавного общего назначения

1.1 Исходные данные

Рисунок 1.1 - Эскиз обрабатываемой поверхности

Исходные технологические данные токарной операции представлены в таблице 1.1.

спиральное сверло резец фреза

Таблица 1.1 - Исходные данные

Параметры обрабатываемой поверхности	Марка ОМ	В, МПа	Вид заготовки	Припуск на обработку, мм
l1 мм	l2 мм	l3 мм	l4 мм	l5 мм	d1 мм	d2 мм	d3 мм	Ra мкм
300	20	40	150	70	80	30	50	3,2	12Х18Н10Т	600	ПО	0,5
Р	ЧЕ	Ц	ПЕ	25	150	30	30	МС

ПО - заготовка с предварительно обработанной поверхностью

Р - равномерный

ЧЕ - черновая

Ц - в центрах

ПЕ - перпендикулярно оси шпинделя

МС - мелкосерийное

1.2 Анализ исходных данных

1.2.1 Выбор и обоснование типа резца

В зависимости от вида обрабатываемой поверхности применяют резцы различных типов. Для обработки поверхностей цилиндрических валов, конических поверхностей большой длины применяют проходные резцы.

Так как производство мелкосерийное, обрабатываемые поверхности цилиндрические и конические, то целесообразно обработку производить на токарном станке с ЧПУ с применением универсального резца.

Следовательно для обработки заданной поверхности выбираем токарный стержневой для наружного точения правый проходной прямой составной резец с твердосплавной напайной пластиной.

Рассмотрим несколько вариантов обработки детали:

1) Обработка детали по точечной модели. Применяется в единичном и мелкосерийном производствах. При такой обработке инструмент - универсальный, простой в изготовлении, дешевый; сложная кинематика станка.

Рисунок 1.2.1 - Схема обработки детали по точечной модели

2) Обработка детали по линейной модели. Применяется в массовом и крупносерийном производствах. При такой обработке выше производительность, станок проще, дешевле, а инструмент - сложный, не универсальный.

Рисунок 1.2.2 - Схема обработки детали по линейной модели

3) Обработка детали по смешанной модели

Рисунок 1.2.3 - Схема обработки детали по смешанной модели

Выбираем обработку по точечной модели, так как производство мелкосерийное, а инструмент универсальный.

1.2.2 Ограничения

Ограничения на допустимые углы в плане и ₁ резца приведены на

рисунке 1.2.4,

Рисунок 1.2.4 - Эскиз ограничений детали

1.2.3 Оценка жесткости технологической металлорежущей системы

Рисунок 1.2.5 - Эскиз детали для определения жесткости

- деталь нежесткая

1.3 Выбор инструментального режущего материала

Марку твердого сплава для оснащения резцов выбираем в зависимости от марки и твердости обрабатываемого материала, вида обработки, характера припуска и вида заготовки.

По рекомендациям [ 1 с. 96 ] выбираем марку твердого сплава ВК8 ГОСТ 3882-74. Область применения твердого сплава ВК8: черновое точение (в динамических условиях), строгание, черновое фрезерование, сверление, черновое рассверливание и зенкерование серого чугуна, цветных металлов и их сплавов. Обработка коррозионно-стойких, высокопрочных и жаропрочных труднообрабатываемых сталей и сплавов, в том числе сплавов титана. Физико-механические характеристики и состав компонентов приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Состав и основные физико-механические свойства сплава

Марка сплава	Массовая доля компонента в смеси порошков, %	Физико-механические свойства
	WC	TiC	TaC	Co	, Мпа не менее	, г/см3	Твёрдость HRA, не менее
ВК8	92	-	-	8	1600	14,4 -14,8	87,5

1.4 Геометрия резца

1.4.1 Кромки резца

Радиус округления режущей кромки r_n выбирают в зависимости от назначения резца: для чернового точения величину r_n обычно выбирают в пределах от 0,04 мм до 0,1 мм [2, с.11]. Принимаем r_n = 0,08 мм.

Главная и вспомогательная режущие кромки сопрягаются при вершине в виде закругления радиуса r_в.

С увеличением радиуса переходной режущей кромки r повышается прочность вершины резца и его стойкость, а также уменьшается шероховатость обработанной поверхности. Однако, увеличение r_в вызывает уменьшение фактического угла в плане резца (особенно при малых глубинах резания) и значительный рост силы Р_у, что может приводить к снижению точности обработки и появлению вибраций в технологической металлорежущей системе. Для резцов с пластинами из твердого сплава r_в обычно выбирают с учетом изложенных выше соображений, в пределах от 0,4 мм до 2,4мм. Принимаем r =0,8 мм [2, с. 7].

1.4.2 Углы

Главный задний угол ? необходим для возможности перемещения по образованной им поверхности заготовки, для уменьшения контакта задней поверхности лезвия и образованной поверхности заготовки и возникающих между ними сил трения. С увеличением ? интенсивность изнашивания лезвия по задней поверхности уменьшается и увеличивается стойкость инструмента. Для черновой обработки легированной стали с В = 600 МПа диапазон ?=6?-8? [2, с. 6]. Принимаем ?=6?.

Вспомогательный задний угол ?₁ а также задний угол на переходной (радиусной) режущей кромке ?_n принимаются обычно равными углу ?.

?₁= ?_n= ?=6?.

Передний угол ? определяет положение передней поверхности лезвия, влияет на условия образования стружки, силу резания и на прочность лезвия. Для черновой обработке легированной стали с В = 600 МПа диапазон ?=10?-20? [2, с. 6]. Принимаем ?=10?.

Главный угол в плане ? выбирается в зависимости от жесткости технологической системы.

Обработка ступенчатых и фасонных поверхностей с продольной и поперечной подачами по копиру или с управлением ЧПУ предусматривает углы в плане равные 90?, 93?, 95? [1, с. 304, табл. 8.13]. Принимаем .

Вспомогательную режущую кромку для упрочения вершины резца и улучшения теплоотвода рекомендуется выполнять под углом ?₁=10?…30° (вспомогательный угол в плане). Принимаем ?₁ = 30°.

Угол наклона режущей кромки влияет на направление схода стружки и упрочнение лезвия инструмента. Угол выбирают, в основном, в пределах от 0^° до 6^°. Так как при увеличении угла от 0? до 6? стойкость резца возрастает незначительно, то часто по технологическим соображениям этот угол у составных резцов принимают равным 0?. Этим достигается снижение трудоемкости изготовления резцов и упрощение настройки заточного станка при заточке резцов. Принимаем ?=0?.

1.4.3 Поверхности резца

При проектировании резцов геометрия передней поверхности выбирается, как правило, из условия обеспечения наибольшей стойкости резца, или достижения заданной шероховатости обработанной поверхности, или минимальных сил резания. При этом необходимо также учитывать тип образующейся стружки, вид заготовки и характер припуска. Указанные факторы весьма сильно влияют на надежность выполнения технологической операции. В связи с этим во многих случаях возникает необходимость создания стружколомающих элементов на передней поверхности и упрочнения режущей кромки.

Если при резании образуется сливная стружка, то чаще в этих условиях по технологическим соображениям применяют комбинированные формы передней поверхности, которые весьма разнообразны по конструкции. Широко используется в качестве элемента конструкции передней поверхности фаска шириной f, примыкающая к режущей кромке резца. Это объясняется тем, что в конструкции рабочей части резца фаска, как упрочняющий элемент, способствует повышению надежности работы резца. При черновом и получистовом точении обычно f = (0,8...1,0) а, где а - толщина среза, мм; передний угол на фаске

?_ф = -8°...0°. Принимаем .

Так как производится обработка легированной стали с шероховатостью Ra=3,2 мкм, то принимаем S₀=0,45 мм/об [2, с. 8, табл.3]

Определение толщины среза а, мм:

a = S₀ · Sin ?

а = 0,45 · 1 = 0,45 мм

Определение величины фаски f, мм:

f =(0,8…1,0)·0,45=(0,36…0,45) мм.

Принимаем f =0,4 мм.

Фаска по задней поверхности мм

Задний угол на фаске .

Задний угол на корпусе .

Радиус лунки R=2,5 мм, так как подача S₀=0,45 мм/об и глубина резания t=0,5 мм [2, стр. 14].

Ширина лунки зависит от величины угла ?_n - передний угол на участке передней поверхности за фаской и радиуса лунки R и определяется из соотношения:

B = 2R sin ?_n

В = 2 · 2,5 · Sin 10? = 0,87 мм

Принимаем В = 1 мм.

Рисунок 1.4.1 - Режущая часть резца

1.5 Выбор напаиваемой пластины

Положение передней поверхности относительно главной задней поверхности определяет форму клина режущей части и может быть охарактеризовано углом заострения, , а при заданных и угол заострения : .

Угол вершины пластины:

Пластина выбирается в зависимости от типа и назначения резца.

Размер пластины устанавливается, в основном, в зависимости от длины главной режущей кромки с учетом соотношения

Для конических участков: l ? (1,8…2,4)

где l -- длина режущей кромки,

t -- глубина резания

Для конического участка длинной 20 мм:

l ? (1,8…2,4)

l ? (1…1,34) мм

Для конического участка длинной 40 мм:

l ? (1,8…2,4)

l ? (1,1…1,42) мм

Для цилиндрических участков:

l ? (1,8…2,4)

l ? (1,8…2,4)

l ? (0,9…1,2) мм

В соответствии с рассчитанными параметрами резца и по рекомендациям [1, с.101] выбираем пластину, напаиваемую 07370 ГОСТ 25426-82 (предпочтительна для токарных проходных резцов с углов в плане) из сплава типа ВК8 ГОСТ 3882-74.

На рисунке 1.5.1 показан вид твердосплавной пластины с размерами: l = 10 мм - длина пластины, b = 8 мм - ширина , s = 3 мм - толщина, r = 5 - радиус [1, с.112].

Рисунок 1.5- Пластина твердосплавная

1.6 Компоновка рабочей части

Рисунок 1.6 - Рабочая часть резца

1.7 Державка резца

У резцов крепежной частью наиболее часто служит стержень (державка), который может иметь прямоугольное, квадратное или круглое сечение. На практике широкое распространение получили резцы с прямоугольным сечением державки, с отношением H:B = 1,25 - для черновых резцов.

- расстояние от опорной плоскости гнезда резцедержателя до линии центров станка; ;

l_вД + t +

где Д - перепад диаметров Д = 25 мм

t - величина припуска t = 0,5 мм

l_в25,5 +

l_в = (1…1,5) Н₀ = (1…1,5)·25=(25…37,5) мм.

Принимаем l_в = 25 мм.

Определение длины резца:

L = l_в + l_дер

где l_дер - длина державки

l_дер L_r - B_r

где L_r и B_r - длина и ширина гнезда соответственно.

l_дер 150 - 30 = 120 мм

L = 25 + 120 = 145 мм

Выбираем габаритные размеры резца:

[1, c. 283, табл. 8.6]

Рисунок 1.7 - Закрепление инструмента в резцедержателе

1.8 Корпус, габаритные размеры

Рисунок 1.8 - Корпус с габаритными размерами

В качества материала для корпуса резца используется конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-74. Рабочая часть с корпусом соединяется посредством пайки. Для закрепления пластин в корпусе выполняют гнезда. Форма гнезда соответствует форме пластины, а размеры рассчитывают в зависимости от размеров пластин. Принимает форму гнезда - полузакрытую [1, с. 292].

Глубина гнезда c под пластину принимается равной: при , с=s=3мм, [1, с.293]. Угол врезки у резцов с напайными твердосплавными пластинами для обработки стали принимается равным нулю, .

Для напайных пластин, врезаемых на полную глубину, длина и ширина гнезда рассчитываются:

,

Рисунок 1.8 - Эскиз гнезда под твердосплавную пластину

1.9 Выбор прототипа резца

По ГОСТ 18870-73 выбираем прототип резца: резец токарный проходной упорный для обточки ступенчатых заготовок, подрезки буртиков и торцев. Габаритные размеры H=32 мм, В=20 мм, L=140 мм.

Рисунок 1.9 - Прототип резца

Если сравнить прототип резца с проектируемым резцом, то можно сделать вывод, что изменились следующие углы: с на , ? с 6° на 10° и с на . Угол оказывает влияние на шероховатость обработанной поверхности и точность обработки. С уменьшение угла снижается шероховатость, увеличивается прочность резца, но при этом увеличивается трение между резцом и заготовкой. Угол ? оказывает влияние на величину трения (уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью заготовки) и прочность режущей части. Угол влияет на силы резания. С увеличение угла, уменьшается деформация срезаемого слоя, облегчается процесс резания, а следовательно уменьшаются силы резания.

1.10 Технические требования

1 Пластина (поз. 1) ВК 8 ГОСТ 3882-74, корпус (поз. 2) сталь 45 ГОСТ

1050-74

2 Паять припоем ТМС 47М ЦМТУ 0728-68

3 Радиус округления режущей кромки не более 0,8 мм

4 * - Размер для справок

5 Неуказанные предельные отклонения: h12; H12; IT12/2.

6 Остальные технические требования по ГОСТ 19086-80.

2 Проектирование спирального сверла

2.1 Исходные данные

Рисунок 2.1 - Эскиз обрабатываемой поверхности

Исходные технологические данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные

Параметры обрабатываемого отверстия	СП	ТП	ТХ
Тип	D, мм	L, мм	ОМ	НВ
С	8,4	15	АК9ч(АЛ4)	70	НП	П	К

С - сквозное

ОМ - обрабатываемый материал

СП - состояние обрабатываемой поверхности заготовки

НП - необработанная (грубая) поверхность

ТП - точность позиционирования обработанного отверстия

П - повышенная

ТХ - тип хвостовика

К - конический хвостовик с конусом Морзе по ГОСТ 25557-82

2.2 Анализ исходных данных

Обрабатываемый материал - АК9ч (АЛ4).

Для оценки жесткости инструмента применяем формулу:

- жесткий

2.3 Выбор инструментального режущего материала

В качестве инструментального режущего материала выбираем марку быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73 [1, с. 90]. Область применения быстрорежущей стали Р6М5: для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых, легированных, конструкционных сталей (предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками). Физико-механические свойства стали приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Основные физико-механические свойства быстрорежущей стали

Марка стали	г/см3	Твердость	После закалки	Температура	Теплостойкость (красностойкость), °С
		После отжига (НВ)	После закалки и отпуска (HRCэ)	МПа	105 Дж/м2	закалки	отпуска
Р6М5	8,15	255	64	3300-3400	4,8	1220	550	620

Так как диаметр обрабатываемого отверстия больше 6 мм, то применяем сверло со стальным хвостовиком из стали 45 ГОСТ 4543 - 80 [1, c. 84]. Физико-механические свойства стали приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основные физико-механические свойства стали

Марка стали	Плотность	Предел прочности при растяжении	Модуль упругости Е, МПа	Модуль сдвига при кручении G, МПа	После закалки
					Предел прочности при растяжении	Ударная вязкость	HRCэ
45	7,85	600	-	-	900	3	31-41 (до 63)

2.4 Геометрия сверла

По рекомендациям [4, c.6, табл.2] исходя из того, что:

- Длина отверстия: L? 5D;

- Твердость обрабатываемого материала: HB<229;

- Поверхность необработанная;

- Повышенная точность позиционирования отверстия, принимаем:

Форма режущей части - двухплоскостная с плоской подточкой поперечной кромки.

Длина неподточенной поперечной кромки К практически равна диаметру сердцевины сверла у его вершины и определяется из соотношения [4, с. 7]:

К = 0,18Dо (2.1)

К = 0,18·8,4=1,512 мм. Принимаем К =1,5 мм.

Угол наклона поперечной кромки = 35…65^о [3, c. 16]. Уменьшение угла способствует облегчению направления в стружечную канавку сверла стружки, срезаемой поперечной режущей кромки, что вызывает увеличение осевой силы. Принимаем = 50^о.

Ширина участка подточки [4, с. 7]:

b = (0,6…1,0)К (2.2)

b = (0,6…1,0)·1,5=(0,9…1,5) мм. Принимаем b =1,2 мм.

Длина подточенной поперечной кромки [4, с. 7]:

Кп = (0,1…0,2)К (2.3)

Кп = (0,1…0,2)·1,5=(0,15…0,3) мм. Принимаем Кп =0,2 мм

При двухплоскостной заточке задней поверхности задний угол _1N выполняют на фаске шириной [4, с. 7]:

f= 0,15Dо (2.4)

f= 0,15·8,4=1,26 мм. Принимаем f=1,2 мм.

Задний угол _1N = 12°…20^о [3, с. 21]. Принимаем _1N = 12°.

[3, с. 16].

(2.5)

tg=

Принимаем .

Задний угол за фаской _2N принимают равным 30^o [4, с. 7].

Угол наклона образующей участка подточки [4, с. 7]:

_3N = _1N + 10^o (2.6)

_3N = 12° + 10^o = 22°

Угол в плане образующей участка подточки [4, с. 7]:

₂ = + 10^о (2.7)

₂ = 50° + 10^о=60°

Передний угол у спиральных сверл имеет переменное значение по длине главных режущих кромок и зависит от угла ? и d.

Угол наклона винтовой стружечной канавки сверла для обработки алюминия, силумина и других вязких материалов - 35-45° [1, с. 362]. Принимаем

Для вязких материалов в целях облегчения отвода стружки угол при вершине 2=90-130°[3, c. 21]. Принимаем 2=118°.

Вспомогательный угол в плане ₁ =0,5…2° [3, с. 9], который реализуется за счет обратной конусности, необходимой для того, чтобы избежать заклинивания в обрабатываемом отверстии сверла. Принимаем ₁ =2°.

Угол наклона режущей кромки 6°.

Рисунок 2.2 - Эскиз режущей части

Способы улучшения геометрических параметров данного сверла:

- двухплоскостная заточка

- плоская подточка поперечной кромки

2.5 Зуб и стружечная канавка

Параметры стружечной канавки [1, с. 361]:

Диаметр спинки:

D_сп=d-2(2.8)

где - высота ленточки

D_сп =8,4-2·0,15=8,1 мм. Принимаем D_сп =8,1 мм.

R_k=(0,75…0,9)d (2.9)

R_k= (0,75…0,9)·8,4=(6,3…7,56) мм. Принимаем R_k=7 мм.

r_k=(0,22…0,28)d (2.10)

r_k =(0,22…0,28)·8,4=(1,848…2,352) мм. Принимаем r_k =2 мм.

Ширина пера [3, с. 21]:

В=(0,5…0,55)d (2.11)

В=(0,5…0,55)·8,4=(4,2…4,62) мм. Принимаем В=4,4 мм.

Длина стружечной канавки [4, с.8]:

Lк = L + Lз + Lп + Lн (2.12)

где L - длина обрабатываемого отверстия: L=15 мм;

Lз - дополнительная длина рабочей части сверла с учетом переточек, для сверл точного исполнения[4, с.8]:

Lз = 1,5Dо (2.13)

Lз = 1,5·8,4=12,6 мм

Lп - величина перебега сверла при обработке сквозного отверстия[4, с.8]:

Lп = 0,5Dо ctg + 0,2Dо (2.14)

Lп = 0,5·8,4· ctg 59° + 0,2·8,4=4,2 мм. Принимаем Lп =4,2 мм.

Lн - величина недобега максимально сточенного сверла для обеспечения выхода стружки из стружечной канавки [4, с.8]:

Lн = 0,5Dо (2.15)

Lн = 0,5·8,4=4,2 мм

Lк =15+12,6+4,2+4,2=36 мм.

Для обеспечения максимальной жесткости сверла, выбираем ближайшее большее стандартное значение длины стружечной канавки [4,с.9, табл.3].

Lк=37 мм - сверло короткой серии

2.6 Центрирующая направляющая часть

С целью снижения трения сверла о поверхность обрабатываемого отверстия диаметр рабочей части выполняют с обратной конусностью, равной 0,03…0,08 мм на 100 мм длины рабочей части, так как d<10 мм [1, с. 361]. Принимаем 0,05 мм.

Ширина ленточки:

f_0max=(0,32…0,45)(2.16)

f_0max =(0,32…0,45)·=(0,93…1,3) мм. Принимаем f_0max =1,2 мм.

Высота ленточки:

[1, с. 361] - для сверл с вышлифованным профилем. Принимаем мм.



Рисунок 2.3 - Эскиз зуба и стружечной канавки

2.7 Выбор хвостовика

В зависимости от диаметра и длины сверла спирального с коническим хвостовиком принимаем Конус Морзе №1 [1, с. 371].

Размеры для Конуса Морзе №1: L1=65,5 мм; D1=12,2 мм [5, с. 4]

Материал хвостовика составного сверла - сталь 45, твердость 32…48 HRCэ.

Соединение конического хвостовика с рабочей частью осуществляется по центру шейки с использованием контактной стыковой сварки.

Рисунок 2.4 - Эскиз хвостовика

2.8 Габаритные размеры

Длина участка сверла от стружечной канавки до шейки [4, с. 8]:

Lд = 0,3D1 (2.17)

Lд =0,3·12,2=3,66 мм. Принимаем Lд =4 мм.

Длина участка шейки [4, с. 8]:

Lш = 0,5D1 (2.18)

Lш =0,5·12,2=6,1 мм. Принимаем Lш =6 мм.

Диаметр участка шейки [4, с. 8]:

Dш = 0,9D1 (2.19)

Dш =0,9·12,2=10,98 мм. Принимаем Dш =11 мм.

Расстояние от торца хвостовика до места соединения рабочей части и хвостовика [4, с. 8]:

Lс = 0,5Lш (2.20)

Lс =0,5·6,1=3,05 мм. Принимаем Lс =3 мм.

Длина хвостовика:

Lх= L₁+ Lш (2.21)

Lх=65,5+6=71,5 мм.

Общая длина сверла с коническим хвостовиком [4, с. 8]:

Lо = Lк + Lд + Lш + L1 (2.22)

Lо =37+4+6+65,5=112,5 мм.



Рисунок 2.5 - Эскиз конструктивных размеров сверла и коническим хвостовиком

2.9 Выбор прототипа сверла

По ГОСТ 10903-77 выбираем прототип сверла - сверло спиральное с коническим хвостовиком; конус Морзе № [1, с. 368]. Габаритные размеры сверла: d=8,4 мм; l=75 мм; L=156 мм [1, с. 371].

Рисунок 2.6 - Эскиз прототипа сверла

В прототипе сверла d такой же, как и в проектируемом, а l больше на 38 мм, L больше на 43,5 мм, что снижает жесткость системы.

Для агрегатного станка принимаем класс точности сверла А1 (точное исполнение).

Допуск симметричности сердцевины для быстрорежущего сверла точного исполнения при d=8,4 мм - 0,1 мм [1, с. 365].

Допуск радиального биения - 0,06 мм [1, с. 365].

Допуск осевого биения режущих кромок - 0,1 мм [1, с. 365].

Конструкторская база - ось сверла [4, с. 8].

Конструкторско-технологическая база - коническая присоединительная поверхность хвостовика [4, с. 8].

2.10 Технические требования

1. Рабочая часть (поз. 1) - Р6М5 ГОСТ 19265-73, HRC 62...65;

хвостовик (поз. 2) - сталь 45 ГОСТ 4543 - 80, HRC 32...48.

2. ** - Сварка контактная стыковая оплавлением

3. Утолщение сердцевины к хвостовику 1,4…1,7 мм на 100 мм

4. * - Размеры для справок

5. Обратная конусность 0,05мм на 100 мм

6. Неуказанные предельные отклонения: H14; h14;IT14/2.

7. Шероховатость ответственных поверхностей Ra=0,32 мкм.

8. Остальные технические требования по ГОСТ 19548-88.

3 Проектирование фрезы

3.1 Исходные данные

Рисунок 3.1 - Эскиз обрабатываемой поверхности

Исходные технологические данные фрезерной операции представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные данные

Вид фрезы	Параметры обрабатываемой поверхности (ОП)	Обрабатываемый материал	Lв, мм	N, кВт
	В, мм	t, мм	Rа, мкм	Марка	В, МПа
Т	22	2	3,2	40Х	620	25	10

Т - торцевая фреза

Станок - вертикальный консольно-фрезерный.

3.2 Анализ исходных данных

Рисунок 3.2 - Эскиз обработки детали

Ограничения:

D_o 1,2 B (3.1)

D_o 1,2 ·22=26,4 мм.

L_н L_в + _т (3.2)

_т =5…15 мм. Принимаем _т =10 мм.

L_н 25+10 ? 35 мм. Принимаем L_н = 35 мм.

Шероховатость поверхности Rа = 3,2 мкм - обработка чистовая. Поверхность обрабатывается за один проход.

3.3 Выбор инструментального режущего материала

Так как обрабатываемая поверхность - сталь с пределом прочности _в =620 МПа, то в качестве инструментального режущего материала выбираем марку быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73 [1, с. 90]. Область применения быстрорежущей стали Р6М5: для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых, легированных, конструкционных сталей (предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками). Физико-механические свойства стали приведены в таблице 2.2.

Таблица 3.2 - Основные физико-механические свойства быстрорежущей стали

Марка стали	г/см3	Твердость	После закалки	Температура	Теплостойкость (красностойкость), °С
		После отжига (НВ)	После закалки и отпуска (HRCэ)	МПа	105 Дж/м2	закалки	отпуска
Р6М5	8,15	255	64	3300-3400	4,8	1220	550	620

3.4 Режимы резания

Назначаем ориентировочные режимы резания: при обработке торцевой фрезой стали с пределом прочности _в =620 МПа, шероховатостью поверхности Rа = 3,2 мкм - скорость резания м/мин, подача на зуб мм/зуб [6, с.17].

3.5 Основные геометрические параметры фрезы

При выборе наружного диаметра D_o торцовой фрезы учитывают, что рациональные условия резания обеспечиваются при _мах ,

где _мах - максимальная толщина среза при врезании зуба фрезы в заготовку, = 0,45 ( ^о + ^о ) 10 ^-3 - радиус округления режущего лезвия зуба фрезы, мм. При симметричном фрезеровании рациональные условия резания с учетом износа зуба фрезы за период стойкости обеспечиваются при минимальном диаметре фрезы.

(3.3)

где - главный угол в плане, град;

_и - радиус округления изношенного зуба фрезы; _и 3 ;

= 0,45 ( 16^о + 15^о ) 10 ^-3 = 0,014 мм.

_и = 3·0,014=0,042 мм.

= 40,55 мм.

D_o D_o

Принимаем D_o=50 мм [7, c. 2].

3.6 Определение числа зубьев фрезы

Выбранной фрезе с D_o=50 мм соответствует стандартное число зубьев Z=12 и d₀=22 мм [7, c. 2].

Проверяем возможность обработки по эффективной мощности привода главного движения станка N_э:

Z_о Z_мах,

где Z_max - максимально возможное число зубьев фрезы из условия полного использования эффективной мощности станка [1, c.342]:

(3.4)

Эффективная мощность привода главного движения станка N_э [6,с.11]:

N_э = N ^. (3.2)

где N - мощность электродвигателя привода главного движения,

= 0,75 - КПД станка.

N_э=12•0,75=9 кВт.

Определяем частоту вращения шпинделя:

(3.5)

об/мин.

Таким образом:

Условие возможности обработки на заданном станке выполняется.

3.7 Зуб и стружечная канавка

Для мелкозубых (чистовых) фрез применяется трапецеидальный профиль зуба.

Рисунок 3.3 - Профиль зуба

Параметры профиля зуба [6, с. 13]:

Угол тела зуба: = 47…52⁰. Принимаем = 50°.

Угол стружечной канавки:

= + (3.6)

где = 360⁰ / Z_О = 360⁰ / 12 = 30°.

= 50° + 30° = 80°.

Ширина задней поверхности: f = 0,5…2 мм. Принимаем f = 1,5 мм.

Радиус дна стружечной канавки: r = 0,5…2 мм. Принимаем r = 1,2 мм.

Окружной шаг:

Р = D_О / Z_О (3.7)

Р = 3,14· 50 / 12 = 13,08 мм. Принимаем Р = 13 мм.

Высота зуба:

H_Z = 0,5…0,65 Р (3.8)

H_Z = 0,5…0,65 Р = (0,5…0,65)·13=6,5…8,45 мм. Принимаем H_Z =8 мм.

Параметры режущих лезвий:

Угол наклона режущих кромок при симметричном фрезеровании ?=10⁰…15⁰[1, c.347]. Принимаем ?=10⁰.

Передний угол при обработке стали с _в =620 МПа для торцовой фрезы из быстрорежущей стали ?=15⁰ [1, c.348].

Значения задних углов для торцовой фрезы из быстрорежущей стали ?=16⁰, ?₁= ?_п=8⁰ [1, c.349].

Принимаем угол в плане ?=45°[1, с.347].

При наличии переходных режущих кромок угол в 2 раза меньше угла ?°

[1, с.347]. Принимаем .

Вспомогательный угол в плане для торцевых фрез: .

Принимаем .

Угол наклона стружечных канавок для торцевых насадных фрез типа 1 ?=25⁰…30⁰ [7, с. 4]. Принимаем ?=25⁰.

Рисунок 3.4 - Режущая часть фрезы

3.8 Размеры крепежно-присоединительной части

Посадочный диаметр фрезы принимаем d = 22 мм [7, c. 2].

Рисунок 3.5 - Крепежно-присоединительная часть

3.9 Габаритные размеры

Принимаем габаритные размеры для торцевой насадной фрезы типа 1

Рисунок 3.7 - Габаритные размеры фрезы

3.10 Недостающие размеры

Недостающие размеры принимаем конструктивно.

Рисунок 3.6 - Недостающие размеры

Выбор конструкторско-технологической базы.

Для насадных фрез в качестве конструкторско-технологической базы принимают поверхность посадочного отверстия.

Назначение допусков на размеры и расположение поверхностей и параметров шероховатости.

Величины указанных параметров назначают согласно техническим требованиям на соответствующий вид фрезы по ГОСТ1695-80.

3.11 Технические требования

1. 64…67 НRC_Э

2. На рабочей поверхности фрезы не должно быть обезуглероженного слоя, мест с пониженной твердостью

3. На поверхности фрезы не должно быть трещин, следов коррозии, на

шлифованных поверхностях - черновин, на режущих кромках - забоин, прижогов, выкрошенных мест.

4. Неуказанные предельные отклонения: h14, валов H14, ± IT14/2

5. Маркировать: Р6М5

6. Остальные технические требования по ГОСТ 1695-80

7. База - посадочное отверстие 22

8. Шероховатость ответственных поверхностей Ra=0,32 мкм.

Список литературы

1. Справочник инструментальщика./ И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; Под общей ред. И.А. Ординарцева. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1987.

2. Исследование и проектирование резцов общего назначения. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Режущий инструмент» для студентов специальностей 151001 и 151002. Составители: Ю.Ю. Немцов, Ю.Н. Зотов А.В. , Денисенко, Н.Новгород: НГТУ, 2005.

3. Методичка “Проектирование сверл”.

4. Исследование и проектирование спиральных сверл. Методические указания и задания к лабораторной работе по дисциплине “Инструментальное обеспечение машиностроительного производства” для студентов спец. 120200 и 120100 / НГТУ, Ю.Ю.Немцов. - Н.Новгород, 1998.

5. ГОСТ 25557-82 “Конусы инструментальные. Основные размеры”.

6. Исследование и проектирование цельных и составных фрез: Метод. указания и задания к лаб. работе по дисциплине «Инструментальное обеспечения машиностроительного производства» для студентов спец. 120200 и 120100 / НГТУ; Ю.Ю.Немцов, И.Л.Лаптев. Н.Новгород, 2000.

7. ГОСТ 9304-69 “Фрезы торцевые насадные. Типы и основные размеры”.

Размещено на Allbest.ru