Проектування ріжучого інструменту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектування ріжучого інструменту

1. Проектування і розрахунок призматичного фасонного різця

Початкові дані:

Матеріал деталі - алюміній;

Тип різця - призматичний;

Креслення деталі - рис. 1

Рисунок 1? Креслення деталі

Профіль різця визначаємо геометричним способом, що наведений в літературі [5].

Передній і задній кути леза різця визначаємо по таблиці 47 [5]: ;

Будуємо профіль заготовки, для чого проводимо вісь ОО, від якої відкладаємо відповідні розміри профілю заготовки, і будуємо в лівому нижньому кутку креслення повний профіль заготовки.

Проеціюємо відповідні точки 1,2,3,4,5,6,7 профілю заготовки на горизонтальну вісь, що проходить через центр заготовки О (точки) через які проводимо відповідні кола, рівні

З точки проводимо лінію передньої поверхні леза різця під кутом і лінію задньої поверхні під кутом .

Позначаємо точки перетину відповідних кіл різця з лінією передньої поверхні різця через .

З цих точок проводимо лінії, паралельні задньої поверхні різця.

Будуємо профіль різця в нормальному перерізі, тобто в перерізі, перпендикулярному до його задньої поверхні: проводимо лінію ММ; відкладаємо від цієї лінії осьові розміри, які відповідають осьовим розмірам обробляємої заготовки, відкладаємо на горизонтальних лініях, паралельних лінії ММ, відрізки, рівні відстані між лініями, паралельної задньої поверхні різця, знаходимо точки і з'єднуємо їх прямими, отримаємо профіль різця в нормальному перерізі.

Рисунок 1.1

Побудова шаблону і контр шаблону для контролю фасонного профіля різця зводиться до переносу всіх відрізків відносно вузлової контурної точки

Габаритні і конструктивні розміри різця вибираємо по таблиці 44 [5] в залежності від найбільшої глибини профілю обробляємої деталі.

Виконуємо робоче креслення фасонного призматичного різця згідно вказанням [5].

2. Розрахунок шліцевої протяжки

Вихідні дані, по яким розраховується протяжка:

- матеріал заготовки: СЧ15-32;

- D₀ = 45,5H10 (^+0,1) мм - діаметр отвору після свердління;

- L = 30 мм - довжина протягуваного отвору;

- d₁= 46Н8 (^+0,039) мм - внутрішній отвір щліца;

- d₂=50Н9 (^+0,062) мм - зовнішній отвір шліца;

- b=9 мм - ширина шліцевого паза;

- n=8 - число шліцевих пазів.

Розрахунок проводиться згідно методики вказаної в [4].

Розрахунок циліндричної частини.

Визначаємо припуск на протягування

А = d_1max - D_0min=мм, (2.1)

де А - припуск на протягування;

D, d - характерний розмір отвору.

Припуск, який знімається чистовими зубцями визначається в залежності від квалітету точності або чистоти протягнутого отвору. Тоді Ач = 0,04 мм.

Припуск на діаметр А_П, який знімається перехідними зубцями визначається по таблиці 21, [4] - S₀ = 0,13 мм, тоді Ап = 2S₀ = 2•0,13 = 0,26 мм.

Припуск, який знімається обдирочними зубцями:

(2.2)

Глибина впадини зубів:

(2.3)

де К - коефіцієнт заповнення впадини зуба;

К = 2,0 (табл. 4 [2]).

підйом на зуб, мм;

L довжина притягуваного отвору, мм.

Встановлюємо попередній крок зубців:

t' = (2,5 … 2,8)•h₀ = 2,6 • 2,191 = 5,697 мм. (2.4)

Розрахунок максимального числа одночасно працюючих зубців:

Z_max = L/t'+1 (2.5)

де t' попередній крок ріжучих зубців, мм;

L довжина притягуваного отвору, мм.

Отримана при підрахунках дробова частина відкидається.

Z_max0 = L/t' + 1 = (30/5,697) + 1 = 6,27 = 6.

Знаходження уточненого кроку ріжучих зубців.

Даному значенню Zmax відповідає ряд кроків t'. Найменший крок t₀, що відповідає прийнятому значенню обчислюється по формулі:

(2.6)

де L довжина притягуваного отвору, мм;

Z_max максимальне число одночасно працюючих зубців

Визначення розміру передньої направляючої частини протяжки.

D₃ = d₁ - A, (2,7)

де d₁ - діаметр отвору після протягування.

D₃ = 46,039 - 0,539= 45,5 мм.

Вибір типу і розміру хвостовика.

Для шліцьових протяжок хвостовик виконується циліндричним. Визначаємо конструкторські розміри циліндричного хвостовика шліцьової протяжки (табл. 7 [4]). Вибрані значення заносимо в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 - Конструктивні розміри хвостовика

D, мм	D1, мм	D2, мм	l, мм	l1, мм	l2, мм	h, мм	r, град	r1, град	с, мм	A, мм2
45	34	44,5	20	32	32	39	0,5	2,5	1,6	907,9



Рисунок 2.1. Циліндричний хвостовик шліцьової протяжки

Визначення площини небезпечного перерізу по першому зубу.

Для протяжок з циліндричною передньою направляючою, площа небезпечного перерізу обчислюється за формулою:

F₁ = 0,79 (D₃ - 2•h)², (2.8)

Тоді: F₁ = 0,79 (45,5 - 22,191)² = 1335,64 мм².

Визначення найбільшої сили протягування. Формула визначення сили протягування має вигляд [4]:

(2.9)

де S_Z - велична підйому на зуб (товщина стружки) розглядуваної ступені, мм. Коефіцієнти вибираємо в залежності від матеріалу: C_p = 300 (табл. 10 [4]), x = 0,73 (табл. 10, [4]). Потім з таблиці 11 [4] вибираємо K_y = 0,95; K_u = 1,15; K_c = 1.

P_max =300 • 0,08^0,73 •45,5 •6/2 • 0,95 • 1,15 • 1 = 7078,33 Кг.

Вибираємо модель станка 7А520 (табл. 14, [4]).

Перевірка протяжки на міцність. Для цього розраховують напруження по першому зубу:

 (2.10)

і по хвостовику:

(2.11)

Перевіряємо отримані значення з допустимим напруженням для протяжки з СЧ, які не повинні перевищувати у_доп = 350 МПа (табл. 15, [4]). Отже, умова виконується.

Визначаю кількість ріжучих секторів, яке вибирається з умови, що ширина сектора:

(2.12)

тоді:

Приймаємо m = 8.

Визначаємо розміри викружок, які розділяють стружку між зубами в секції:

ширина викружки:

(2.13)

задній кут приймається 6⁰.

Найбільший радіус викружки R_В = 36 мм (табл. 22, [4]).

Число секцій обдирочних зубів:

 (2.14)

Приймаємо n₀=1.

Кількість обдирочних зубів:

(2.15)

Діаметри обдирочних зубів заносимо в таблицю 2.2. В секцій останій зуб робиться гладким і на ньому відсутні викружки, діаметр його на 0,03 мм робиться меньшим ніж попереднього зуба.

Таблиця 2.2 - Діаметри обдирочних зубців

№ зуба	1	2	3
Діаметр, м	45,5	45,739	45,709

Визначаємо розміри і кількість перехідних зубців. Розподілення припусків і кількість перехідних секцій n_П визначаємо по таблиці 23 [4].

(2.16)

(2.17)

(2.18)

де А_П = 0,26 мм.

Кількість перехідних зубів n_П:

(2.19)

Діаметри перехідних зубів заносимо в таблицю 23.

Таблицю 2.3 - Діаметри перехідних зубців

№ зуба	1	2	3	4	5	6
Діаметр, мм	45,877	45,847	45,955	45,925	45,999	45,969

Кількість викружок m_П і їх ширину b_П визначаємо по (2.11):

(2.20)

тоді: (2.21)

Приймаємо m = 8.

Наступні параметри викружок такі як і в обдирочних: задній кут приймається 5⁰…8⁰, найбільший радіус викружки R_В = 36 мм (табл. 22, [4]).

Визначаємо розміри чистових зубів по наступним даним:

- товщина стружки приймається S_Z = 0,01 мм.

- крок чистових зубів:

(2.22)

де t₀ - крок обдирочних зубів. Робиться переміним t_ч = ±1 мм.

- кількість чистових зубів:

(2.23)

Визначаю кількість і розміри викружок. Задній кут викружок становить На ближніх зубцях викружки розташовуються в шахматному порядку.

- кількість викружок:

 (2.24)

Приймаємо

- ширина викружок b у чистових приймається на 2…3 мм менше ніж у перехідних зубів: b = 8,14 - 2,5 = 5,64 мм.

- радіус викружок приймається таким як і в обдирочних: R_В = 36 мм.

Визначаємо кількість калібруючих зубців

Для шліцевих протяжок призначають z_k = 5 (табл., 16 [4]).

Для шліцевих протяжок крок калібруюючих зубців не змінюється.

(2.25)

Діаметр калібруючих зубців:

(2.26)

де - допуск на протягуваний отвір.

(2.27)

Розрахуємо довжину обдирочної і перехідної частини:

l₀ = t₀(Z₀ + Z_П) = 5,08 (3 + 6) = 45,72 мм. (2.28)

Довжина чистової частини:

l_ч = t_ч · Z_ч = 3,05·2 = 6,1 мм. (2.29)

Довжина чистової частини:

l_к = t_к · Z_к = 5,08·5 = 25,4 мм (2.30)

Загальна довжина круглої частини:

(2.31)

Розрахунок шліцевої частини.

Визначаємо припуск на протягування

(2.32)

де А - припуск на протягування;

d_max, d_min - характерні розміри отвору.

Припуск, який знімається чистовими зубцями визначається в залежності від квалітету точності або чистоти протягнутого отвору. Тоді

Ач = 0,04 мм.

Припуск на діаметр А_П, який знімається перехідними зубцями визначається по таблиці 21, [2] - S₀ = 0,13 мм, тоді Ап = 2S₀ = 2•0,13 = 0,26 мм.

Припуск, який знімається обдирочними зубцями:

(2.33)

Глибина впадини зубів:

(2.34)

де k = 2 - коефіцієнт заповнення впадини зуба, вибираємо відповідно до [4, с. 8, табл. 2].

Встановлюємо попередній крок ріжучих зубців протяжки

tⁱ = (2,5…2,8) • h₁. (2.35) (2.35)

Для цієї протяжки вибираємо:

Розраховуємо максимальне число одночасно працюючих зубців

Кількість зубців визначаємо за формулою:

, (2.36)

Z_max - кількість одночасно працюючих зубців.

, (2.37)

Приймаємо Z_max=6.

Отримана при розрахунку величини Z_max дробова частина відкидається, але будь - якому випадку Z_max повинно бути більшим від: 3.

Уточнюємо крок зубців

Даному значенню Z_max відповідає ряд кроків t^/. Найменший крок t, що відповідає прийнятому значенню Z_max, визначаємо відповідно до формули:

, (2.38)

мм.

Визначаємо розмір передньої направляючої

Розрахунок найбільшої сили протягування

P_max = C_p • • b • n• Z_max/Z_c • k_y • k_c • k_u, (2.39)

де P_max - найбільша сила протягування;

C_p - постійна величина яка залежить від властивостей оброблюваного матеріалу та форми протяжки.

х - показник степеня при S_z;

b - ширина шліца;

n - кількість шліців.

k_y, k_c, k_u - поправочні коефіцієнти, які характеризують вплив відповідно переднього кута, складу ЗОР та ступеня зносу зубців протяжки.

P_max = 125 • 0,08^0,73 • 9 •8 • 6/2 • 0,95 • 1,15 • 1 = 4667,03 Кг.

Перевірка протяжки на міцність

Для цього необхідно розрахувати напруження по першому зубу:

, (2.40)

де - у₁ - напруження на першому зубі;

F₁ - площа небезпечного перерізу першого зуба;

МПа.

Розрахункові напруження на першому зубі не перевищують допустимих значень. МПа, для Р6М5.

Визначаємо кількість обдирочних зубців

Число секцій обдирочних зубів:

 (2.41)

Приймаємо n₀=15.

Кількість обдирочних зубів:

(2.42)

Діаметри обдирочних зубів заносимо в таблицю 2.4.

Таблиця 2.4 - Діаметри обдирочних зубів

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d	46,26	46,23	46,52	46,49	46,78	46,75	47,04	47,01	47,3	47,27
№	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
d	47,56	47,53	47,82	47,79	48,08	48,05	48,34	48,31	48,6	48,57
№	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
d	48,86	48,83	49,12	49,09	49,38	49,35	49,64	49,61	49,762	49,732

Визначаємо розміри і кількість перехідних зубців. Розподілення припусків і кількість перехідних секцій n_П визначаємо по таблиці 23 [5]

(2.43)

(2.44)

(2.45)

де А_П = 0,26 мм.

Кількість перехідних зубів n_П:

 (2.46)

Діаметри перехідних зубів заносимо в таблицю 2.5. В секцій останній зуб робиться гладким і на ньому відсутні викружки, діаметр його на 0,03 мм робиться меншим ніж попереднього зуба.

Таблицю 2.5 - Діаметри перехідних зубців

№	1	2	3	4	5	6
Діаметр, мм	49,8998	49,8698	49,9778	49,9478	50,022	49,992

Визначаємо розміри чистових зубів по наступним даним:

- товщина стружки приймається S_Z = 0,01 мм.

- крок чистових зубів:

(2.47)

де t₀ - крок обдирочних зубів робиться переміним t_ч = ±1 мм.

- кількість чистових зубів:

(2.48)

Визначаємо кількість калібруючих зубців

Для шліцевих протяжок призначають z_k = 5.

Для шліцевих протяжок крок калібруюючих зубців не змінюється.

(2.49)

Діаметр калібруючих зубців:

 (2.50)

Приймаємо - величина розбивки.

Знаходимо конструктивні параметри протяжки.

(2.51)

(2.52)

(2.53)

Знаходимо геометричні параметри шліца.

(2.54)

Приймаємо - величина розбивки.

Внутрішній діаметр:

Кут піднутріній у бокових граней шліца:

Знаходимо геометричні параметри фасочної частини.

фасонний припуск ріжучий інструмент

Таблиця 2.5 - Діаметри зубців фасочної частини

Вид	Фасочна частина
№	1	2	3	4
Ш	46,5	47	47,5	47,97

Визначаємо діаметр фасонних зубів

; (2.55)

де - (2.56)

С=1 мм - висота фаски.

.

Визначаємо кількість фасочних робочих зубців

, (2.57)

де - =0,25 мм - при розташування зубців після калібруючиx.

.

Довжина фасочної частини

(2.58)

де Q=15 мм - відстань між фасочною і шліцевою частинами протяжки.

Визначаємо загальну довжину протяжки, яка складається з хвостовика та його складових, циліндричної частини (робочої та калібруючої), шліцевої (робочої та калібруючої), фасочної та додаткової калібруючої.

(2.60)

3. Розрахунок дискової різенарізної фрези

Вихідні дані:

- Різь трапецеїдальна ГОСТ 9.484-73 Трап. 24х5;

- Матеріал заготовки - Сталь 45.

Визначимо профіль та основних розміри трапецеїдальної різі.

Профіль трапецеїдальної різі - рівнобічна трапеція з кутом 30є між боковими сторонами. Трапецеїдальна різь може бути однозахідною та багатозахідною, правою або лівою.

Трап 245 означає - трапецеїдальна однозахідна права різь з номінальним діаметром d = 24 мм та кроком p = 5 мм.

Визначаємо профіль та основні розміри трапеціїдальної різі:

. (3.1)

, де - глибина різі, табличне значення і для кроку 5 мм рівне 2,75 мм; Отже

(мм). (3.2)

Основні конструктивні параметри та геометричні розміри вибираємо з [10] стор. 230. Передній та задній кути приймаємо і відповідно.

Таблиця 3.1?Розміри фрези(мм)

P	D	h	b	d	d2	t
5	80	5	8	22	40	3,0

4. Розрахунок довбача

Вихідні дані по яким розраховується довбач:

Число зубів колеса - 28;

Модуль - 3,5 мм.

Вибір геометричних параметрів ріжучої частини довбача.

Розрахунок довбача проведемо згідно методики наведеної в [3].

У довбача розрізняють задні і передні кути при вершині зуба і на бічних поверхнях. Задній кут при вершині зуба в стандартних довбачах звичайно береться 6°. Він визначає інтенсивність зміни величини зміщення вихідного контуру рейки за висотою довбача, а також задній кут на бічних сторонах у перерізі по ділильному циліндру :

(4.1)

де - профільний кут довбача;

. (4.2)

- задній профільний кут нарізуваного колеса (кут зчеплення), =20°;

- передній кут на вершині зуба довбача. У стандартних довбачах .

Задній кут на бічних сторонах зубів довбача утворюється в нормальному перерізі до профілю. Він являє собою мінімальний кут на бічних поверхнях, що визначає величину, спрацювання зуба по задній поверхні.

; (4.3)



(4.4)

де d_о, - діаметр відповідно основного і ділильного циліндрів довбача. Передній кут на бічних ріжучих кромках у нормальному перерізі

(4.5)

Визначення габаритних розмірів довбача

Згідно ГОСТ 9323-79 довбач виготовляють з наступними номінальними ділильними діаметрами: 25, 38, 50, 75, 100, 125, 160, 200 мм.

Діаметр посадного отвору довбачів знаходиться в межах 31,75…101,6 мм, ширина ступиці 8…24 мм.

Число зубів по можливості треба приймати парним, а діаметр таким, щоб він був максимально наближеним до стандартного.

Беручи до уваги перераховані вище вимоги приймаємо:

, для номінального ділильного діаметра 100 мм, таким чином реальний ділильний діаметр

мм. (4.6)

Діаметр посадочного отвору мм.

Діаметр виточки мм.

Ширина ступиці мм.

Висота довбача мм.

Вибір розмірів вихідного контуру зубчастої рейки

Для визначення величини зміщення вихідного перерізу , визначаємо допустиму величину загострення вершин зубів довбача:

. (4.7)

Розділяючи отриману величину на модуль, знаходимо коефіцієнт

. (4.8)

За вибраним числом зубів довбача і коефіцієнтом висоти головки зуба визначаємо величину зміщення вихідного контуру рейки , прийнявши коефіцієнт висоти головки зуба рівним 1,25, маємо - мм.

Величина зміщення вихідного перерізу довбача

мм. (4.9)

Товщина зуба довбача по дузі ділильного кола у вихідному перерізі

мм. (4.10)

де - потовщення зубів довбача, необхідне для утворення бокового зазору в зачепленні. Значення - вибирають а таблицею мм.

При попередньому нарізанні зубчастих коліс від отриманої товщини зуба віднімають величину припуску на наступну обробку зубчастого колеса.

Визначення розмірів довбача за попередньою поверхнею

Проекція попередньої поверхні на торець нарізуваного колеса повинна мати розміри, що відповідають розмірам коригованого колеса, яке має зміщення вихідного контуру рейки

мм. (4.11)

Таким чином, розміри зуба довбача визначаються розмірами вказаної проекції. Товщина зуба за дугою ділильного кола

мм (4.12)

Висота головки зуба

мм. (4.13)

Діаметри кіл:

виступів:

(4.14)

западин:

(4.15)

основного:

 (4.16)

5. Розрахунок мітчика ручного

Необхідно розрахувати і сконструювати конструктивні елементи та визначити геометричні параметри ручного мітчика для нарізання різі R1¹/₂ у виборі із сталь вуглецева звичайної якості, профіль різі по ГОСТ 6111-52.

Визначаємо номінальний профіль різі за ГОСТ 6111-52.

Профіль різі

крок різьби Р = 2,309;

робоча довжина різьби = 19,1;

довжина різьби від торця труби до основної площини: = 12,7;

діаметр різьби в основній площині = 46,324;

зовнішній =47,803;

внутрішній = 44,845;

внутрішній діаметр різьби у торця труби = 14,416;

робоча висота витка Н = 2,217187;

число робочих кроків на відстані 25,4 z = 11;

Розміри профілю різі наведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1? Розміри профілю різі(мм)

Крок P	Z на 25,4	H=0,960237•P	H1=0,640327•P	C=0,159955•P	R=0,137278•P
2,309	11	2,217	1,478	0,369	0,317

Вибір основних конструктивних і габаритних розмірів

Основні конструктивні і габаритні розміри ручного мітчика вибираємо по ГОСТ 6227-80.

Конструктивні розміри мітчика ручного

Конструктивні і габаритні розміри наведено в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2-Розміри мітчика (мм)

P	L	l	l0	l1	l2	D	dкр	d1	d2	d3	c	r1	r
2,309	125	37	28.3	7	45	48,3	46,32	35,5	33	42,6	0,37	0,32	6

Профіль зубів мітчика будуємо за методичними вказівками [5]. dc=30 мм; F=8,7 мм, K=2,0 мм, K₁=0,4 мм, кількість зубів -6. Передній та задній кути приймаємо і відповідно.

Розміри профілю зубів мітчика ручного

На рис. 5.3 позначено: 1?перо, 2?передня поверхню зуба, 3?задня поверхня зуба, б_кв? задній кут, г_в? передній кут, K?величина затилування.

Висновки

Основною метою курсового проекту з дисципліні «Різальний інструмент» є набуття навиків проектування металорізального інструменту. Працюючи над проектом, виконано розрахунки основних спеціалізованих інструментів, що використовуються у серійному та масовому виробництвах. При роботі над проектом широко використовувались ГОСТи, навчальна і довідкова література. Розрахунки, оформлення розрахунково-пояснювальної записки та графічної проводились на ЕОМ з використанням програмного пакету та Microsoft Office 2010 та системи автоматизованого проектування КОМПАС-3D V13.

В ході виконання курсового проекту проведено розрахунок призматичного фасонного різця, круглої протяжки. Фасонний різець призначений для обробки зовнішніх фасонних циліндричних поверхонь. Його перевагою у порівнянні із круглими різцями є менша кількість переточувань, але він є менш технологічнішим у виготовленні, а також не забезпечує можливості обробки внутрішніх поверхонь заготовок. Протяжка призначена для обробки внутрішніх поверхонь. Отвір отриманий свердлінням обробляється протяжкою, після чого отримується круглий профіль отвору високої точності та з поверхнею високої якості. Перевагою протяжок перед іншим інструментом с їх висока продуктивність при низьких швидкостях різання.

Теоретичний матеріал, який ми опанували при виконанні даної курсової роботи буде використовуватись нами у подальшому навчанні та інженерній діяльності.

Список джерел

1. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний опис. Загальні вимоги та правила складання: метод. рекомендації з впровадження/ уклали: Галевич О.К., Штогрин І.М. - Львів, 2008. - 20 с.

2. Методичні вказівки до оформлення курсових проектів(робіт) у Вінницькому національному технічному університеті/ уклад. Г.Л. Лисенко, А.Г. Буда, Р.Р. Буда, Р.Р. Обертюх, - Вінниця: ВНТУ, 2006. - 60 с.

3. Комісаренко Ю.Я., Пентюк Б.Н., Штурма А.Л. Розрахунок фасонних різців: Методичні вказівки до виконання курсового проектування з курсів «Проектування металорізальних інструментів» та «Різальний інструмент та інструментальне забезпечення автоматизованих виробництв». Вінниця: ВПІ, 1991. 32 с.

4. Искович-Лотоцкий Р.Д., Штурма А.Л. Расчет протяжек: Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Проектирование металлорежущих инструментов» для студентов специальности 0501 всех форм обучиния. - Винница: ВПИ, 1988. - 48 с

5. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и приемов по ре занию металлов и режущему инструменту. Изд. 3-е. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 288 с.-ил

6. Расчет протяжек: методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Проектирование металлорежущих инструментов» / Сост. Р.Д. Искович-Лотоцкий, А.Л. Штурма. - Винница, ВПИ. 1998. - 48 с.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах. Т. 1. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 728 с., ил.

8. ГОСТ 12489-71 Зенкери насадні. Конструкція і розміри.

9. ГОСТ 10996-64 Фрези дискові модульні зуборізні.

Размещено на Allbest.ru