Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет и проектирование фасонного резца

1.1 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. [3, с.184]

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:

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

2) 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;

3) высокую долговечность благодаря большому количеству допускаемых переточек;

4) меньшее количество брака;

5) простоту заточки.

Рассчитать и сконструировать фасонный резец для обработки заготовки из прутка диаметром 40 мм. Перед обработкой заготовки из стали подготовляют канавку под последующее отрезание.

Материал заготовки - сталь 20,

?_в= 400МПа (?40 кгс/мм²).

1.2 Графический способ определения профиля резца

1. Передний и задний углы определяем по табл.47 [1]: ?=25⁰, ?=12⁰.

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

3. 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.

5. 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, l₄ и l₅ 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".

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

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

11. Если передний угол лезвия ?=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

1. Передний и задний углы определяем по табл.47 [1]: ?=25⁰, ?=12⁰.

2. Размеры дополнительных режущих кромок под отрезание и подрезание принимаем: b₁=1мм, b=7мм, с=0мм, ?₁=15⁰, ?_фас=45⁰.

3. Общая ширина резца вдоль оси заготовки:

L_p=l_g+f+c+b+b₁=50+0+0,5+7+1=58 мм.

4. Наибольшая глубина профиля детали t_max=7,5мм.

5. Габаритные и конструктивные размеры резца с торцовым рифлением для наибольшей глубины профиля t_max=7,5мм выбираем по таблице [1, табл.46] D=108мм, d(Н8)=102мм, d₁=99,9мм, b_max=16мм, k=0,5мм, r=0,5мм, d₂=6мм, D₁=45мм, h_p=R₁sin?=45sin12=6,3мм. - высота установки резца.

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

где R - радиус резца;

6. Согласно размерам на чертеже заготовки радиусы окружностей узловых точек профиля заготовки r₁, r₂, r₃, r₄, r₅, r₆ и осевые расстояния до этих точек от торца до заготовки l_1-2, l_1-3, l_1-5 и т.д. следующие:

r= r₂ =17,5 мм

r₃= r₄=25 мм l_1-2,3=15 мм l_1-5=40 мм

r₅= r₆ =21мм. l_1-4=30 мм l_1-6=50мм

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

7. Корректируем профиль резца: данные коррекционного расчета сводим в таблицу:

Расчетная формула	Значение параметра (мм, …0…)
hи=r1sin?	?1=250r1= r2 =17,5 sin ?1=0,382 hи=6,685
А1=r1cos?1 sin ?3=hи/r3	cos ?1=0,924 A1=16,17 r3=25мм sin ?3=0,267 ?3=15,31
А3=r3cos?3 С3= А3- A1 sin ?4= hи/ r4	cos ?2=0,99, r3=10 мм А3=r3cos?3=24,309 r4=25 r5 =21 С3= A3 - A1=8,139 sin ?4=0,082 ?4=0,977
A4= r4cos?4 С4=А4-А1	cos ?4=0,99 r5= r6=21 мм. A4= 24,999 С4=25-16,17=8,827 sin ?6 ?6 =20,62
A6= r6cos?6	cos?6 A6 =0,9479*21= 20
С5= С6 =А6-А1	С5= С6 =8,47
?1=?1 + ?1	?1= 25+12 = 37
?1=?1 + ?1	?1=120 ?1=250 ?1=370 cos?1
P3 = С3cos?1	С3 = 8,139 P3 = 6,803
P4 = С4cos?1	С4 = 8,827 P4 = 7,377
P5 = P6= С5cos?1	С5 = 3,83 P5 = P6= 2,93

8. 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:

Р₃ = P₄ = R₁ - R₃=3,58 мм

P₅ = P₆ = R₁ - R₅= 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

1. Глубина резания t = tmax = 7,5 мм,

где tmax - наибольшая глубина профиля детали.

2. Подача - выбираем рекомендуемую по [6, стр.269,табл.16]: S = 0,025-0,055 мм/об, принимаем S = 0,04 мм/об

3. Скорость резания

,

где T - среднее значение стойкости инструмента,

С? , m, y - коэффициент и показатели степени по [6, стр.269, табл.17],

- коэффициент, являющийся произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Km? [6, стр.261, табл.1], состояние поверхности Kп? [6, стр.263, табл.5], материала инструмента Kи? [6, стр.263, табл.6].

Принимаем:

T=120 мин; С?=22,7; m=0,3; y = 0,5;

,

где kг - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, по [6, стр.262, табл. 2] kг = 1,0;

n? - показатель степени, n? =1,75;

Kп? = 0,8; Kи? = 1;

= 1,74 • 0,8 • 1 = 1,39.

Тогда

м/мин.

4. 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 [12, т.1, стр. 39, табл. 3.4].

5. Определяем действительную скорость главного движения резания

м/мин.

6. Мощность, затрачиваемая на резание

Сила резания

t - длина резца,

t=65 мм.

Для данных условий обработки коэффициенты и показатели степени

= 212;

xPz = 1;

yPz = 0,75;

nPz = 0 [6, стр. 273, табл. 22].

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания

Kpz=KМр · K?p·К?р ·К?р·Кrр

[6, стр. 264, табл. 9];

np = 0,75

;

K?p=1,0 [6, с. 275, табл. 23],

К?р=1,0 [6, с. 275, табл. 23],

К?р=1,0 [6, с. 275, табл. 23],

Кrр=1,0 [6, с. 275, табл. 23].

Kpz=1,1·1,0·1,0·1,0·1,0=1,1

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

кВт.

7. 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 ? = 7,5 • ctg 45° = 7,5 мм;

Перебег резца:

lп = 1-3 мм, принимаем lп = 2 мм;

Длина обрабатываемой поверхности:

l = 70 мм,

L = 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. [3,с.269].

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 ?, и затылованием зубьев для получения задних углов ?.

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 ?_п=20⁰, шагом зубьев Р_п=?m, 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. [4,с.292]

2.2 Расчет червячной фрезы для обработки шлицевых валиков

Фреза:

z?d?D =10?102?108.

Валик:

d=102 мм,

b=16 мм,

D=115 мм,

f=0,5 мм,

r=0,5 мм,

Материал: ст50

HВ =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:

DH= мм.

Угол шлица ?н определяется с точностью до 1".

?н= 4?

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(sin?K-sin?H) sin?K,

RH=мм.

sin?H=.

?H=10?.

cos?K=

?K=20?.

hH=29,5(sin20?-sin10?) sin20?=1,4 мм.

hз=мм

мм.

Размеры уступа под 35?:

длина f2=2f=2·0,5=1 мм,

высота h2=f2·tg35?=0,7.

5. 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.

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

Определение элементов режущей части.

1. Величины De, D1, d1, b, t1, z1, rK, c1 выбираем по [13, стр. 110, табл. 5.3] в зависимости от шага tп для червячных шлицевых фрез средней серии:

а1 = 0,6мм,

De= 125 мм,

D1= 60 мм,

d1= 40 мм,

b= 10мм,

t1= 43,5 мм,

rK=2 мм,

c1=5 мм.

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

3. Задний угол на вершине зубьев ?к=9-12?, принимаем ?к=10?.

4. Величина первого затылования:

К==5,18,

Z1 - число зубьев фрезы.

5. Величина дополнительного затылования:

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

6. размер шлифованной части затылка определяется углом:

?=(0,4-0,5)?, где

?=30 ?,

?=12-15, принимаем ?=12?.

7. Диаметр D? определяется:

D?=De+2(K1-K)=130 мм.

8. Глубина канавки:

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

9. Длина фрезы:

L=2,

C1=5,

L=2=103,3 мм.

10. Длина отверстия:

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

принимаем l= 30,99 мм.

11. Положение расчетного сечения определяется углом:

??=.

12. Средний расчетный диаметр:

Dt.расч=De--2hз-2hn-мм.

13. Угол винтовой линии:

sin?расч=

?расч= 5?.

14. Шаг винтовой линии:

Hcn=? Dt.расч ctg?расч=3,14·119·ctg5? =3316 мм.

15. Осевой шаг витков:

t0=мм.

16. Направление червячной нарезки - правое, а направление винтовой канавки - левое.

17. В качестве материала для изготовления фрезы принимаем - Р6М5.

Графический метод построения профиля фрезы.

1. 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).

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??.

3. 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.



2.3 Расчет режима резания при фрезеровании

Фрезерование осуществляется на шлицефрезерном станке ВС-50.

1. Определяем глубину резания

t = = 3,006 мм.

2. Назначаем подачу на один оборот нарезаемого зубчатого колеса [9, стр.235, карта 3.2]

Sо табл = 0,8 мм/об.

S=S•KMS •KFS

KMS=0,9,

KFS=1,0,

S=0,8•0,9 •1,0=0,72 мм/об.

3. Период стойкости и износ фрезы:

Ттабл = 300 мин [9, стр. 235, карта 3.3],

hз=0,3 мм - критерий затупления [9, стр. 235, карта 3.3],

4. Определяем скорость главного движения резания [9, стр. 235, карта 3.4]

v=vтабл•Kmv•Kфv•Kzv•Kuv•K?v•Kv•KTv, где

vтабл=25м/мин,

коэффициенты принимаем по [9, cтр. 235, карта 3.5]

Kmv=0,9,

Kфv=1,0,

Kzv=1,1,

Kuv=1,0,

K?v=1,0,

Kv=1,0

KTv=1,25,

Т=180 мин,

0,6.

v=25•0,9 •1,0•1,1•1,0•1,0•1,25=30,93 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

,

где dao=90мм. [9, стр. 235, карта 3.6]

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;

6. Мощность, затрачиваемая на резание:

N=10-5•CN •SYn•dUn•v•Kn,

где коэффициенты принимаем по [3, cтр. 463, табл.67]:

CN=42,

Yn=0,65,

Un=1,1,

Kn=1,1.

N=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 • ? = 6 • 0,85 = 5,1 кВт

0,69 < 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 (, и 2) 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 различен в различных точках режущей кромки. У стандартных спиральных сверл в наиболее удаленной от оси сверла точке (вершина лезвия) =8…15, в ближайшей к оси точке =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

Рассчитать и сконструировать спиральное сверло из быстрорежущей стали Р6М5К5 с коническим хвостиком для обработки сквозного отверстия под болт М24 глубиной l=30 мм в заготовке из СЧ35 с твёрдостью 243 НВ

1. Определяем диаметр сверла d =22 мм ГОСТ 885-77

2. Определяем режим резания:

а) находим подачу по (табл.25, стр.277 [3])

S=0, 47...0, 54 мм/об, принимаем S₀=0, 5 мм/об

б) Определяем скорость главного движения резания: коэффициенты выбираем по (табл.28, стр. 278 [3]);

;

С_? =17,1, q=0,25, x_? =0, y_? =0,4, m =0,125;

Стойкость сверла T=60 мин. (табл. 28,стр 276 [3 ]);

Поправочный коэф.-т K_? =K_M? K_U? K_l? =0,731,01,0=0,73, где

K_M? = 0, 73 - коэф. на качество обрабатываемого материала ( [3],261-263);

K_U? = 1,0 - коэф. на инструментальный материал ([3],табл. 6);

K_{l? =} 1,0 - коэф. учитывающий глубину просверленного отверстия ([3],табл. 31)

;

м/мин;

5. Частота вращения шпинделя

мин^-1

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку n_д= 320 мин^-1

6. Действительная скорость главного движения резания

м/мин

7. Осевая составляющая силы резания.

n=0.6 ([3],табл.9, стр. 264);

C_p=42, 7, q_p=1, 0, y _p=0, 8 ([ 3],табл. 32, стр. 281);

P_x= 9, 8142, 722^{1, 0}0, 5^{0, 8}1,16= 396 Н

8. Момент сил сопротивления резанию(крутящий момент) ;

C_м=0, 021, q =2, 0, y=0, 8 ([3,]табл. 32, 281 c.); n_p= 0, 6 ([3]табл. 9, стр. 264);

M_ср= 9, 810,02122^2,0 0,5^0,8 1.16= 68,8Нм.

9. Определяем номер конуса Морзе хвостовика.

Определяем средний диаметр хвостовика

;

, где

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

?= 1 30^'- половина угла конуса ;

??=5^' отклонение угла конуса;

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

D=17,78, D₁=18, d₂=14, d_3max=13,5, l_3max=75, l₄=80, bh13=5.2, a=5,

R=6, c=10, R₁=1, 6

10. Определяем длину сверла по ГОСТ 10903-77[3, табл. 42,146с.]

L=240 мм - общая длина сверла

l₁=140 мм - длина рабочей части

Центровое отверстие выполняется по форме В ГОСТ 14034-74.

11. Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла([4],табл.43-45, 151с.).

угол наклона винтовой канавки =35;

углы между режущими кромками 2=127, 2₀ =70^;

угол наклона поперечной канавки = 55;

размеры подточенной части перемычки:

А=3,08, l=6 мм

Шаг винтовой канавки :

мм.

12. 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 =0,1422=3,35мм. Утолщение сердцевины по направлению к хвостовику 1,4-1,8 мм на 100 мм длины. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм.

13. 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.

10. Ширина ленточки (вспомогательной задней поверхности лезвия) f₀ и высота затылка по спинке k выбираем по ([4]табл.63): в соответствии с диаметром сверла f₀ =2,4 мм, k=1,2 мм.

11. Ширина пера B=0,58 D=0,5822=12,76мм.

12.Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяют графическим или аналитическим методом. Воспользуемся упрощенным аналитическим методом [2].

Большой радиус профиля

R₀ = C_R C_rС_?D, где

при отношении сердцевины к диаметру d_с/D =0,14, C_r =1;

где D_? - диаметр фрезы; при D_? =13D С_? =1, следовательно

R₀ = 0.6·16·1·1=8,77 мм.

Меньший радиус профиля

R_k=C_kD = 0,1722=3,993 мм., где C_k =0,015^0,75=0.17;

Ширина профиля

B= R₀+ R_k =9.92+3,74=12,77 мм.

13.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 2= 127 2, 2₀=70⁺⁵.Угол наклона винтовой канавки =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.

14. Выполняем рабочий чертёж с указанием технических требований к сверлу

3.3 Режим резания при сверлении

Обработку производим на вертикально-сверлильном станке 2Н125

1. Глубина резания

t= D/2 = 22/2=11 мм

2. Подача

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 P₀ 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.

3. Период стойкости сверла T=60 мин

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

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

5. Частота вращения шпинделя

мин^-1

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку n_д= 320 мин^-1

6. Действительная скорость главного движения резания

 м/мин

7. Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении

M_кр= 68,8Нм

8. Мощность, затрачиваемая на резание

кВт

Проверим, достаточна ли мощность станка. Обработка возможна, если

N_рез N_шт, N_шт =N_д = 2, 260, 8=2,8 кВт

9. Основное время

, мин

где L= y+?+l =0, 416+2+30=38,4мм- полный путь, проходимый сверлом в направлении подачи; y=0,4D; ?=1..3;

3. Расчет и проектирование круглой протяжки

3.1 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.

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

Эскиз детали:

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

Ао=2А=0,005Dо+(0,05-1)vl+(0,7-1)?=0,005*43,7+0,1*11=1,3мм. [11,116стр.]

2. Подъем на зуб на сторону Sz, выбираем по [1,стр. 275,табл. 105]:

Sz=0,025-0,03мм, принимаем Sz = 0,03м.

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

3. Профиль, размеры зуба и стружечных канавок между зубьями выбираем по [1,стр. 276,табл. 106] в зависимости от площади слоя металла, снимаемого одним режущим зубом протяжки. Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию:

=2…5,

где k = 2-5 -- коэффициент заполнения канавки, принимаем k = 3, [1,стр. 277,табл. 107].

Fc - площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом,

Fc=lд Sz=90·0,03=2,7 мм2

Fk -- площадь сечения канавки, мм2;

Находим

Fk = Fc ·k =3·2,7=3,75 мм3.

Пользуясь[1, стр. 276,табл. 106] 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.

4. Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев выбираем по [5,стр. 76]:

?=15?; ?=3? - для черновых и переходных зубьев,

?=20? - для чистовых и калибрующих зубьев,

?=2? - чистовые зубья,

?=1? - калибрующие зубья.

Число стружкоразделительных канавок и их размеры выбираем по [1, стр 278, табл. 108]. Число канавок n=22мм, m=0,6мм, hк=0,7мм, r=0,-0,3мм. Расстояние между канавками,

bк=?D/n=(3.14?45)/16=6,9мм,

bк'=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°.

5. Максимальное число одновременно работающих зубьев:

6. 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.

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

где ?-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

№ зуба	Диаметр зуба,мм	№ зуба	Диаметр зуба,мм	№ зуба	Диаметр зуба,мм
1	43,7	11	44,31	21	44,931
2	43,061	12	44,371	22	45,001
3	43,822	13	44,432	23	45,016
4	43,883	14	44,493	24	45,026
5	43,944	15	44,554	25	45,03
6	44,005	16	44,615	26	45,034
7	44,066	17	44,676	27	45,034
8	44,127	18	44,737	28	45,034
9	44,188	19	44,798	29 30	45,034 45,034
10	44,249	20	44,879	3132	45,034 45,034

8. Число режущих зубьев подсчитываем по формуле:

где А -- припуск на протягивание;

прнимаем zp=24.

9. Число калибрующих зубьев зависит от типа протяжки: для шлицевой протяжки принимаем Zк=6 [1, стр. 279].

10. 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);

lз - зазор между патроном и стенкой опорной плиты станка, равный 5 - 25 мм (принимаем lз = 25 мм);

lс - толщина стенки опорной плиты протяжного станка (принимаем 1с=42 мм);

lп - высота выступающей части планшайбы (принимаем lп = 30мм);

lн - длина передней направляющей (с учетом зазора ?); lн = 90мм.

Тогда

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.

320?310, следовательно, условие выполняется.

11. Определяем конструктивные размеры хвостовой части протяжки. По ГОСТ 4044-70* принимаем хвостовик типа2, без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью [1, стр. 270, табл. 101]: 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; ?=30?; 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.

12. Определяем общую длину протяжки:

Lо= lо+ lр+ lзач+ lк+ lзн

где lо= 320 мм;

1р - длина режущих части,

1р = tzр = 10·23=230 мм;

1зач - длина зачищающих зубьев; lзач = tzзач = 10·3 = 30 мм;

1к - длина калибрующих зубьев; lк = tк zк = 0,8·7 = 5,6 мм;

1зн - 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.

13. Максимально допустимая главная составляющая силы резания [15, стр. 126, табл. 127]

Pz max=9,81?Cp?Szx?DZmax?ky?kc?kи

Поправочные коэффициенты на измененные условия резания: ky=1( для ?=15?); kc=1 ( при примене нии СОЖ); kи=1 (для зубьев протяжки со стружкоразделительными канавками); тогда сила резания

Pz max=9,81?700?0,03 0,8525?8=70 000 Н (?7 000 кгс)

Главную составляющую силы резания можно определить, пользуясь литературой [11, стр. 202, табл. 18]. Полученная сила Pz max не должна превышать тяговую силу станка, в данном случае она равно 10 000 кгс, следовательно, обработка возможна.

14. Проверяем конструкцию протяжки на прочность. Рассчитаем конструкцию на разрыв во впадине первого зуба:

? = , где

?- напряжение в опасном сечении;

F - площадь опасного сечения во впадине первого зуба,

F мм2.

? = МПа

Напряжение в опасном сечении не должно превышать допустимого напряжения [б] = 350 МПа.

66?350 МПа, условие выполнено.

Аналогичный расчет проведем для сечения хвостовика D1 = 22 мм:

Fхвмм.

?хв = МПа ?350 МПа

Полученное напряжение ?=304 МПа также допустимо для хвостовика из легированной стали 40Х.

Рассчитаем хвостовик на смятие,

?см,

где F1 - опорная площадь замка;

F1==0,78?(22-17)=153 мм,

Откуда допустимое напряжение при смятии ,

?хв = МПа,

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

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

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

3.3 Расчет режима резания при протягивании:

1. Устанавливаем группу обрабатываемости - У10А с твердостью НВ202 относится к первой группе обрабатываемости [4. стр.189].

2. Группу качества протянутой поверхности устанавливают по квалитету и параметру шероховатости [4. стр.192].квалитет отверстия Н 7,

3. Выбираем вид СОЖ [4. стр.204]. Для чугуна принимаем СОЖ - сульфолфрезерол. (Условное обозначение в карте «В»).

4. Максимальная сила резания Рz max=63679кгс/мм2.

Для круглой протяжки второй группы качества и первой группы обрабатываемости и массового производства принимаем V=8м/мин [4. стр.193]. Поправочный коэффициент на скорость , т.к. протяжка из быстрорежущей стали Р18.

Определяем скорость главного движения резания, допускаемую мощностью электродвигателя станка 7Б520.

По паспортным данным станка 7534 мощность его электродвигателя Nдв=18,5 кВт, коэффициент полезного действия 0,85.

м/мин.

Таким образом, выполняется условие V<Vдоп. Следовательно принимаем скорость главного движения равным 8 м/мин.

6. Основное время:

q - число одновременно работающих заготовок.

I -число рабочих ходов.

длина рабочего хода протяжки Lрх = ln+l+lдоп

Длина рабочей части протяжки

l=155 мм.

Таким образом, Lрх = 130+90+30=250 мм.

Коэффициент учитывающий обратный ускоренный ход:

У станка 7534 скорость обратного хода 20 м/мин.

мин.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Размещено на Allbest.ru