Проектирование режущего инструмента

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Проектирование дискового фасонного резца с радиальной подачей

1.1 Исходные данные

1.2 Выбор конструктивных и геометрических параметров резца

1.3 Аналитический расчёт глубин профиля резца

1.4 Расчет допусков на размеры резца, шаблона и контршаблона

2. Проектирование резца для обработки на токарном станке с ЧПУ

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет поперечных размеров резца на прочность

2.3 Проверочный расчёт державки резца на жёсткость

2.4 Выбор конструктивных параметров пластины и определение геометрических параметров её установки

3. Проектирование машиной разверти

3.1 Исходные данные

3.2 Расчет исполнительных размеров калибрующей части развертки

3.3 Конус Морзе хвостовика

3.3 Определение режима резания

Заключение

Библиографический список

Введение

В современном машиностроении обработка резанием является главным технологическим методом, обеспечивающим высокое качество обработки поверхностей деталей.

Режущий и вспомогательный инструмент, средства предварительной настройки инструмента вне станка и системы инструментального обеспечения играют важную роль в достижении высокой экономической эффективности дорогостоящего оборудования с ЧПУ.

Для выполнения этой роли необходимо применять инструмент, отличающийся следующими качествами: высокая надёжность при работе; быстросменность; высокий уровень унификации; переналаживаемость; относительно низкая стоимость.

Таким образом, генеральная линия развития машиностроения — компактная автоматизация проектирования и производства.

Резцы — наиболее распространённый вид режущего инструмента. Они отличаются большим многообразием. Применяются на токарных, долбёжных, строгальных, расточных станках (соответственно этому резцы делятся на токарные, строгальные, расточные и долбёжные) и могут выполнять практически все виды обработки.

Резцы также различают по форме (призматические или дисковые) и по перемещению относительно обрабатываемой заготовки (радиальные и тангенциальные).

Резцы с радиальной подачей получили наибольшее применение за счёт простоты крепления и выбора геометрических параметров режущей части. Резцы с тангенциальной подачей применяют на токарных автоматах и полуавтоматах в тех случаях, когда основным требованием является шероховатость обрабатываемой поверхности. По направлению подачи резцы бывают правые и левые; по конструкции — цельные, составные, сварные, составные с механическим креплением пластин и т. д.; по материалу режущей части — из быстрорежущей стали, с пластинами из твёрдого сплава, минералокерамики и сверхтвёрдых синтетических материалов.

Фасонные резцы применяют для одновременной обработки нескольких поверхностей детали и фасонных профилей в крупносерийном и массовом производстве. Фасонные резцы обеспечивают высокую точность размеров и формы поверхности детали, высокую производительность и простоту заготовки. Они классифицируются:

а)по конструкции: призматические, круглые, стержневые;

б)по перемещению относительно оси детали: радиальные и тангенциальные;

в)по расположению основного отверстия или базы крепления по отношению к основной детали: с параллельным и наклонным расположением.

Дисковые фасонные резцы применяют для обработки наружных и внутренних поверхностей детали. Призматические — только для наружных поверхностей. Призматические резцы обладают, по сравнению с дисковыми, высокой точностью обработки конических и фасонных участков профиля детали. Для обработки отверстий применяются различные инструменты в зависимости от служебного назначения детали и технологического процесса её изготовления.

Наиболее распространенными осевыми инструментами являются сверла, зенкеры, зенковки, развёртки. Выбор осевого инструмента зависит от параметров отверстия: диаметра, глубины, точности, требований и расположения геометрической оси. Спиральное сверло относится к основным и наиболее распространенным видам режущего инструмента при обработки отверстий в сплошном материале. По конструкции спиральное сверло соответствует двойному назначению — быть режущим инструментом и шнеком, транспортирующим стружку из зоны резания. Основные размеры и углы стандартизованы.

1. Проектирование дискового фасонного резца c радиальной подачей

1.1 Исходные данные

Обрабатываемый материал — сталь (в = 120 кг/мм2).

Линейные размеры:

l1 = 23 [мм]; l2 = 8 [мм]; l3 = 3 [мм]; l4 = 4 [мм];

Диаметральные размеры:

d1 = 24 [мм]; d2 = 29 [мм]; d3 = 37[мм]; d4 = 43 [мм]; d5 = 38 [мм]; d6 = 33,7[мм];

Рисунок 1 Эскиз детали

резец радиальный калибрующий развертка

1.2 Выбор конструктивных и геометрических параметров резца

Передний и задний углы резца определяем по табл. 47 [1, стр. 104];

г = 12°, б = 12°;

Размеры дополнительных режущих кромок под отрезание и подрезание принимаем:

а — ширина дополнительной упрочняющей кромки, а = 2 [мм];

с — ширина дополнительной упрочняющей кромки с = 2 [мм];

b — ширина режущей кромки под отрезание b = 3 [мм];

b1 — перекрытие режущей кромки под отрезание b1 = 1 [мм];

ц=15°; ц=15°;

Общая ширина резца вдоль оси заготовки (рис. 3).

Lp = ld + a + c + b + b1 = 23 + 2 + 2 + 1 + 3 = 31 [мм];

Наибольшая глубина профиля детали Dmax

Габаритные и конструктивные размеры резца с отверстием под штифт для наибольшей глубины профиля tmax = 11 [мм] выбираем по табл. 45 [1. ст. 102]: D = 75 [мм]; dmin = 22 [мм] (Н8); d = 34 [мм];

Однако округляем в большую сторону до ближайшего стандартного значения; d = 27 [мм], откуда уточняем D=100 [мм], d = 40 [мм], bmax = 20 [мм], D1 = 52, d2 = 8.

Высота заточки резца:

;

высота установки резца hp = R1 sin б = 50 sin 12° = 10,3956 мм;

где R1 — радиус резца.

Остальные конструктивные размеры указываем на рабочем чертеже резца.

Рисунок 2 Cхема расчета длины резца

1.3 Аналитический расчёт глубин профиля резца

Согласно размерам на чертеже заготовки радиусы окружностей узловых точек профиля заготовки r, r, r и т. д. и осевые расстояния до этих точек от торца до заготовки l, l, l и т. д. следующие r = 12 [мм]; r2 = 14,5 [мм]; r3,4 = 18,5 [мм]; r5,6= 21,5 [мм]; r7 = 19 [мм]; r8 = 16,85 [мм]; l1-2 = 8 [мм]; l3−4 = 3 [мм]; l5−6 = 4 [мм]; l1-8 = 23 [мм].

Радиусы r9 и r10 найдем из полусуммы радиусов между, которыми они находятся:

Для точки 1:

;

C1 = 0 [мм].

для точек 2:

;

;

для точек 3, 4:

;

;

.

для точек 5, 6:

;

;

для точки 7:

;

для точки 8:

;

;

;

для точки 9:

;

;

;

для точки 10:

;

;

;

Определим радиусы для каждой точки резца:

R1 = 50 мм; е1 = б1 + г1 = 120 + 120 =240; Н = R1 · sinе1 = 20,3368 мм.

;

;

R1 = 50 [мм];

;

Построение шаблонов и контршаблонов для контроля фасонного профиля резцов сводится для круглых резцов к определению разности радиусов всех узловых точек рассчитанного фасонного профиля относительно контурной точки 1, т. е.

P2= R — R2 = 50 — = 2,3148 мм;

P3,4 = R1 — R3,4 = 50 — = 5,9517 мм;

P5,6 = R1 — R5,6 = 50 — = 8,6004 мм;

P7= R1 — R7 = 50 — = 6,3903 мм;

P8= R1 — R8 = 50 — = 4,4595 мм;

P9= R1 — R9= 50 — = 1,1604 мм;

P10= R1 — R10 = 50 — = 5,4213 мм;

Допуски на линейные размеры фасонного профиля шаблона при его изготовлении не должны превышать 0,01 [мм]. [1. cт. 110];

Проверка участков резца, обрабатывающих конусные поверхности детали:

;

[мм];

Теперь сравним полученные значения с рассчитанными ранее:

[мм];

[мм];

Полученные отклонения лежат в пределах 0,25 допуска на самую точную поверхность детали, поэтому нет необходимости вводить на резец угол л.

1.4 Расчет допусков на размеры резца, шаблона и контршаблона

Произведем расчет допусков на размеры резца, шаблона и контршаблона. Допуски на линейные и угловые размеры фасонных резцов назначают в зависимости от точности обрабатываемых поверхностей. Как известно, один из радиальных размеров детали, обычно наиболее точный, обеспечивается за счёт настройки станка и называется базовым, остальные радиальные и осевые размеры должны быть обеспечены резцом.

Допуски на глубины профиля резца рассчитываются по следующей зависимости:

где — допуск на глубину профиля -ой поверхности резца в мм; -допуск на -ую поверхность резца в мм; -допуск базовой поверхности, мм; - величина допуска на соответствующую глубину профиля шаблона (контршаблона), мм.

Размер детали

d1 = 12 h9(-0,043) [мм]; d2 = 29 h9(-0,052) [мм];

d3 = 37(-0,25) [мм]; d4 = 43 h10(-0,1) [мм];

d5 = 38 h9(-0,062) [мм]; d6 = 33,7(-0,25) [мм];

Рассчитаем допуски на величины глубин профиля резца. Допуск на базовую поверхность резца (точка 1) равен 0,043 мм. Примем допуск на базовую поверхность шаблона (контршаблона) равным 0,010 мм. Тогда допуск на базовую поверхность резца может быть принят равный не менее 2,5 или 0,025 мм. Ужесточаем до.

; условие не выполняется; значит возьмем допуск к точке 2 по h11:

; условие выполняется

; условие выполняется;

; условие не выполняется; значит

; условие выполняется;

; условие не выполняется; значит возьмем допуск к точке 5 по h10:

; условие выполняется;

; условие выполняется;

Допуск на диаметр детали 2, 4 и 5 рассчитаем следующим способом

.

Допуски на глубины профиля шаблона и контршаблона назначаем равными 0,01 мм. Допуски на линейные размеры резца принимаем равными 0,4 от допуска на соответствующий линейный размер резца (IT12), а допуск на соответствующий линейный размер шаблона (контршаблона) равным 0,4 допуска на соответствующий линейный размер резца.

;

Линейные размеры детали имеют следующие величины и предельные отклонения:

l1−2 = 8-0,15 [мм]; l3−4 = 3-0,1 [мм]; l5−6 = 4-0,12 [мм]; l1−8 = 23-0,21 [мм];

В результате расчетов получаем следующие величины допусков на размеры резца, шаблона (контршаблона):

;;

;

;

;

При изображении шаблона и контршаблона в спаренном положении направление допуска указывается в плюс и минус. При этом один из знаков относится к шаблону, другой к контршаблону.

2. Проектирование резца для обработки на токарном станке с ЧПУ

2.1 Исходные данные

Резец токарный проходной упорный правый с механическим креплением МНП из твёрдого сплава для чернового точения по корке с ударом на станке с ЧПУ.

главный угол в плане — ц = 95°;

диаметр заготовки — D = 700 [мм];

материал заготовки — ковкий чугун (HВ 170).

Режимы обработки:

глубина резания — t = 3,2 [мм];

подача — S = 1,5 [мм/об];

скорость резания — v = 2,5 [м/с].

2.2 Расчет поперечных размеров резца на прочность

Рисунок 3 — Схема расчета поперечных размеров резца из условия прочности.

Проверка резца на прочность (рис. 5).

; (2. 1)

[кгс/мм]; (2. 2)

[кгс/мм]; (2. 3)

где: Mизг — действующий изгибающий момет;

Mизг' — максимальный изгибающий момент;

— сила, действующая на резец в направлении оси z, [H];

Lp — вылет резца, [мм];

— допустимое напряжение на изгиб для материала державки, [кгс/мм2];

W — момент сопротивления опасного сечения державки резца, [мм3];

Так как обработка ведётся на станке с ЧПУ, то принимаем значение. Вылет резца. В качестве материала державки резца принимаем Сталь 40Х.

Момент сопротивления для квадратного сечения державки резца:

; (2. 4)

Преобразуем формулу (2. 1):

; (2. 5)

Определяем из этой формулы Н:

; …(2. 6)

Определяем величину силы Pz:

; (2. 7)

где постоянная Cp и показатели степени выбираются для конкретных условий обработки:

Cp = 81

x = 1

y = 0,75 ([4] табл. 22)

n = 0

Kpz — поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов:

; (2. 8)

Kmp — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала.

; (2. 9)

n — показатель степени,

n = 0,4 ([4] табл. 9)

;

Kцp — коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане ц = 95°;

Kцp = 1 ([4] табл. 23)

Kгp — коэффициент, учитывающий влияние переднего угла г (г = 12°);

Kгp = 1,1; ([4] табл. 23);

Kлp — коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главной режущей кромки л (л = 0°);

Kлp = 1; ([4] табл. 23);

Krp — коэффициент учитывающий влияние радиуса при вершине (R=1,2 мм);

Krp = 0,93 ([4] табл. 23);

;

;

Определяем численное минимальное значение сечения державки:

;

Полученное значение высоты державки резца округляется до стандартного значения с коэффициентом запаса К=2…3. Принимаем:

Н=В=25 мм ГОСТ 20 872–80 ([5] табл. 8. 6)

;

2.3 Проверочный расчёт державки резца на жёсткость

Выполняем расчёт державки резца на жёсткость:

; (2. 10)

где y — величина прогиба резца:

(2. 11)

где: E = 2·105 [МПа];

Y — момент инерции;

Для квадратного сечения:

;

Для резцов при черновом точении [y] = 0,1 [мм];

Так как это условие выполняется то державка резца пригодна для использования при данных условиях.

2.4 Выбор конструктивных параметров пластины и определение геометрических параметров её установки

Определяем число граней твёрдосплавной пластинки. [1] стр. 148

(2. 12)

где — вспомогательный угол в плане принимается исходя из вида обработки.

([5] табл. 8. 14, стр. 305)

Главный задний угол согласно рекомендации [5]. Принимаем б=12.

Вспомогательный задний угол принимаем согласно рекомендации ([3] стр. 298) б1 = 12.

Выбираем тип пластины. Принимаем пластину трехгранной формы с отверстием и стружколомающими канавками на двух сторонах ГОСТ 24 247–80 (рис. 7).

Рисунок 4 — Пластина режущая ГОСТ 24 247–80

Основные размеры:

l = 16,5 [мм]; s = 4,76 [мм]; r = 1,2 [мм];

d = 9,525 [мм]; d1 = 3,81 [мм]; m = 13,097 [мм];

Форма и размеры стружколомающих канавок на передних поверхностях пластин:

b0 = 0,2 [мм]; b = 1,95 [мм]; R = 1,2 [мм];

h = 0,24 [мм]; г1 = 15?; г2 = 17?30';

Рисунок 5 — Пластина опорная

Основные размеры опорной пластинки:

l = 16,5 [мм]; d0 = 9,3 [мм]; s = 4,76 [мм];

r = 1,2 [мм]; d1 = 3,81 [мм]; d2 = 6,5 [мм]; c = 0,5 [мм];

Способ крепления твердосплавной пластины — винтом с конической головкой [4] табл. 24 стр. 129. Для крепления пластины на корпусе применяем подложку в виде твердосплавной пластины ГОСТ 19 073–80. Высоту подложки принимаем равной высоте рабочей пластины.

Для принятой пластины определяем допустимое усилие резания.

; (2. 15)

где s — толщина пластины

Так как (6117,90 >), то пластина может быть использована при заданных условиях.

3. Проектирование машинной развертки

3.1 Исходные данные

Рассчитать и сконструировать машинную цилиндрическую развертку из быстрорежущей стали для обработки на станке с ЧПУ глухого отверстия

диаметр отверстия d = 55H8 [мм],

глубина отверстия h = 100 [мм],

сталь легированная ув = 700 [МПа].

припуск на сторону t = 0,2 [мм]

3.2 Расчет исполнительных размеров калибрующей части сверла

Определяем диаметр развертки с учетом разбиения отверстия и износа развертки. Максимальный размер отверстия:

D max изд. = 55 + 0,046 = 55,046 [мм];

Принятые обозначения:

Dmax изд — максимальный диаметр изделия, мм,

Dmin изд -минимальный диаметр изделия, мм,

Dmax и — максимальный диаметр нового инструмента, мм,

Dmin и — минимальный диаметр нового инструмента, мм,

Dизн — диаметр изношенного инструмента, мм,

дА — допуск на изделие, мм.

Рассчитываем исполнительные размеры

[мм];

[мм];

Расчет исполнительного диаметра ведем для серийного производства:

где Кизг=0,5 — для серийного производства

[мм];

Рисунок 6 Схема расчет полей допусков и диаметров развертки.

Габаритные размеры развертки принимаем по ГОСТ 11 176– — 71.

Обратную конусность на длине режущей части D-D0 принимаем равной 0,05 [мм].

Рисунок 7 Геометрические параметры режущей части.

Геометрические параметры режущей части выбираем по ГОСТ 1672– — 80:

Главный угол в плане ц = 45?.

Передний угол г = 5?.

Задний угол по заборной части б = 12 ?.

Задний угол по периферии б1 = 10?.

Задний угол по спинке режущей части бс = 20?.

f = 0,35 мм; f1 = 1,8; l2 = 5 [мм]; d3 = 54,93 [мм];

Так как развертка обрабатывает глухое отверстие то элементы лезвий с торцевыми зубьями: [4 стр. 159]

Число зубьев развертки:

По конструктивным соображениям для обеспечения достаточной прочности профиля зубьев принимаем z = 12.

Выбираем угловой шаг зубьев развертки

щ1 = 27?33'; щ2 = 28?28'; щ3 = 29?34'; щ4 = 30?30'; щ5 = 31?25'; щ6 = 32?36';

3.3 Конус Морзе хвостовика

Рисунок 8 Геометрические параметры хвостовика.

По ГОСТ 2847–82 выбираем конус Морзе № 4 с лапкой со следующими основными конструктивными размерами: D = 31,267 [мм]; D1 = 31,542 [мм]; D2 = 25,154 [мм]; L = 123,0 [мм]; ?1 = 24 [мм]; R = 9 [мм];? = 117,7 [мм]; b = 11,9 [мм]; конусность 1: 19,254; б = 2?58'31″

3.4 Определение режима резания

Определяем режимы резания по [1];

а) подачу на оборот находим (табл. 25 стр. 277);

S0= 1,1…1,3 [мм/об];

Принимаем S0= 1,1 [ мм/об];

Учтем поправочный коэффициент на инструментальный материал — 0,6.

S0=0,91 [мм/об];

б) Определяем скорость резания:

где Cv — коэффициент скорости резания,

m, q, x, y — показатели степени,

Кv — поправочный коэффициент.

По ([4], табл. 17).

Cv = 10,5; q=0,3; x = 0,2; y = 0,65; m = 0,4;

В свою очередь

;

Kмv — коэффициент учитывающий влияние материала заготовки:

;

nv=1,75 табл. 2

Кг=1,0

Киv — коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания, (табл. 6) Киv = 1;

Кlv — коэффициент учитывающий глубину сверления, (табл. 31) Кlv = 1;

Kv=1,13·1·1=1,13;

Т = 120 — среднее значение периода стойкости сверл; (табл. 30, стр. 279);

;

Осевая составляющая силы резания:

;

По табл. 32 находим

Cp = 67; x = 1. 2; y = 0. 65;

n = 0,75;

;

Момент сил сопротивления резанию:

;

По табл. 32 находим

См= 0,09; q = 1; x = 0,9; y= 0,8;

;

;

По конструкции развертку принимаем составную сварную, рабочая часть из стали Р6М5 ГОСТ 19 265–73, хвостовик из стали 40Х ГОСТ 4543–71. Размеры развертки указываем на чертеже.

Заключение

Режущий инструмент в производстве деталей машиностроения является ключевым элементом в сложной системе технологических машин, включающих в свой состав металлорежущие станки и другие виды технологического оборудования, а так же целые системы режущего и вспомогательного инструмента.

Эффективное использование сложных технологических систем промышленности связана с решением ряда технических и технологических задач. Эти задачи охватывают многие аспекты проектирования и эксплуатации систем машин в том числе и прогрессивного режущего и вспомогательного инструмента.

Библиографический список

1. Нефёдов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. — М.: Машиностроение, 1984. 400с.

2. Допуски и посадки. Часть 1 (под редакцией Мягкова В.Д.) Ленинград: Машиностроение, 1978. 544с.

3. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов, (под редакцией Кирсанова Г. Н.). М.: Машиностроение, 1986. 288с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. 496с.

5. Методические указания: автоматизированный расчёт и проектирование дисковых и призматических фасонных резцов с радиальной подачей. Составители: Ю. Н. Селезнёв, С. П. Рухлин, С. П. Колосков. Курск. гос. техн. ун-т; Курск, 1999−32с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой