Необходимо спроектировать фасонный резец для обработки детали, представленной на эскизе.
Рис.1
Вариант задания - 5234
Исходные данные об обрабатываемой детали
Размеры детали
D1 =69мм D2= 55,5 мм D3= 13 мм L1=5 мм L2= 10 мм
L3 = 13 мм R1=28 мм D4=62,5 мм D5=58,5 мм D6=55,5 мм
D7=53,5 мм D8=52,5 мм L4=13 мм L5=3 мм L6=6 мм
L7=9,5 мм D9=49 мм D10=44 мм L8=12 мм L9=10 мм
Материал детали - Сталь 50
Твердость материала детали НВ, МПа - 2364
Обрабатываемая деталь представляет собой тело вращения и имеет цилиндрический, конический, сферический участки и участок, заданный координатами.
фасонный резец червячный фреза
Графическое и математическое выражение фасонного профиля обрабатываемой детали определяется относительно координатных осей X и Y. Центр координатных осей 0 находится в точке пересечения левого края детали и ее оси вращения. Координатная ось Y проводится из центра координатных осей 0 перпендикулярно оси X.Фасонный профиль детали на отдельных участках в большинстве случаев состоит из сочетания отрезков прямых линий и дуг окружностей. Координатным способом можно задать фасонный профиль детали, образующая поверхность которой описывается кривыми линиями. Фасонный профиль обрабатываемой детали условно разделяется на отдельные элементарные участки (отрезки прямых линий, дуги окружностей и т.д.), для каждого из которых определяется математическое выражение.
Графическое выражение фасонного профиля показано на рисунке 1.
Рис.2
Математическое выражение фасонного профиля:
В интервале 0?Х?5 профиль представляет собой отрезок линии, параллельной оси детали (оси Х), и выражается формулой Y=27,75.
В интервале 5? Х?13 профиль представляет собой отрезок линии, заданный по окружности, и выражается формулой
В интервале 13? Х? 26 профиль представляет собой отрезок линии, заданной координатным способом, и выражается формулами:
Y = 31,25 Х= 13
Y = 29,25 Х = 16
Y = 27,75 Х= 19
Y = 26,75 Х = 22,5
Y = 26,25 Х= 26
В интервале 26? Х?38 профиль представляет собой отрезок линии, наклонной к оси детали (ось Х), проходящий через две точки 1и 2 с координатами: точка 1- 26, 24,5; точка 2- 38, 22 - и выражается формулой
Y= + 22- = -0,1875Х+22,1875 = -0,188Х+22,188
Габаритные размеры фасонного резца выбираются в зависимости от максимальной глубины Тmax фасонного профиля обрабатываемой детали и коэффициента К, которые определяются по формулам:
Тmax = ,
где Dmax и Dmin - максимальный и минимальный диаметр фасонного профиля обрабатываемой детали
L- общая длина фасонного профиля обрабатываемой детали (вдоль оси Х).
Тmax = = 12,5 мм
Выбор габаритных размеров призматического фасонного резца
Габаритные размеры призматического фасонного резца (рис.3) выбираются из таблицы 2.[ 6,стр.10]
Для Тmax = 12,5 и К= 3,84 габаритные размеры фасонного резца следующие
Ширина Lр определяется после конструктивного оформления фасонного профиля режущей части резца; угол ф элементов крепежной части фасонного резца принимается равным 60о; угол в определяется по формуле
в = 90о - (б+г)
где б и г передний и задний углы фасонного резца в зависимости от материала обрабатываемой детали и инструментального материала.
Рис. 3.
Выбор переднего и заднего углов фасонного резца
Передний и задний углы выбираются из таблицы 4 в зависимости от материала обрабатываемой детали.
При обработке стали 50 НВ = 2364 МПа
г=12°; б=8°.
в=90°-12°-8°=70°.
Расчет глубины фасонного профиля призматического фасонного резца
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок прямой линии, параллельной оси детали, глубина фасонного профиля резца постоянна для всех значений Х и рассчитывается по формуле
Ср = М) ,
где М -коэффициент, характеризующий отрезок прямой линии, принимается равным b0
В интервале 0?Х?5 М = 27,75 мм
Ср = 27,75*) = 27,75*) = 27,75* *4,519 = 27,75*0,0436*4,5199 = 5,46 мм.
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок прямой линии, наклоненной к оси детали, глубины фасонного профиля резца для каждого значения от Х1 до Х2 рассчитывается по формуле
Ср = (NX +Q) ],
где коэффициенты N и Q характеризуют отрезок прямой линии и принимаются равными
Ср = (-0,188*26+22,188)] =
17,3*) = 17,3* = 17,3*(-
0,0523)*4,519 = 4,09 мм
Ср = (-0,188*38+14,875)] =
7,731*) = 7,731* =
7,731*(-0,1074)*4,519 = 3,75 мм
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок линии, заданной по окружности, глубины фасонного профиля резца для каждого значения от Х1 до Х2 рассчитывается по формуле
где коэффициенты S, G, B и W характеризуют отрезок линии и принимаются равными:
Ср=(1*6,5)*sin
= (1* +6,5)*sin (12- =
34,0499*sin(12-7°40?)*4,5199 = 34,099*0,0756*4,5199=11,64 мм
Ср=(1*6,5)*sin
34,3388*sin(12-7°40?)*4,5199 = 34,338*0,0756*4,5199=11,74 мм
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок линии, заданной координатным способом, глубины фасонного профиля резца для каждого значения Х рассчитывается по формуле
Ср = 31,25*)* = 31,25 * sin (12-
*=31,25* sin (12- *4,5199 =31,25*0,0640*4,5199= 9,04 мм
Ср = 29,25*)* = 29,25 * sin (12-
*=29,25* sin (12- *4,5199 = 29,25*0,0523*4,5199 = 6,92 мм
Ср = 27,25*)* = 27,25 * sin (12-
*=27,25* sin (12- *4,5199 =27,25*0,0436*4,5199 = 5,37 мм
Для Х = 22,5
Ср = 26,75*)* = 26,75*
26,75*0,0378*4,5199 = 4,57мм
Для Х = 26,0
Ср = 26,25*)* = 26,25 * sin (12-
*= 23,25*sin (12- *4,5199 = 26,25*0,0349*4,5199 = 4,36 мм
Построение фасонного профиля резца производится координатным способом. Для призматического фасонного резца координатами являются глубина Ср фасонного профиля резца и размер Х вдоль оси обрабатываемой детали.
Ширина Lр фасонного профиля обрабатываемой детали (вдоль оси детали); Т1иТ2 - размеры, определяющие дополнительные упрочняющие кромки фасонного профиля резца. Так как у нас деталь изготавливается из штучной заготовки, то Т1=Т2.
где Т3 - размер принимается равным 1…2 мм, Т4 принимается равным 2…3 мм.
Принимаем Т3 и Т4 равным 2 мм.
Lp = 48+2*4 = 54 мм
Размер Т5 выбирается из соотношения
где Тmаx - максимальная глубина фасонного профиля обрабатываемой детали
Принимаем Т5 = 12 мм
Размер Т6 принимаем равным Т5 с перекрытием на 2…3 мм.
Т6 = 12,5+3=15 мм
Угол принимаем равными 15°.
Рис. 4
Фасонные резецы с шириной Lp? 15 мм изготавливаются составными. В составном призматическом В составном фасонном резце режущая часть имеет следующие размеры:
высота - (0,5…0,6)Н = 0,5*·90=45 мм;
ширина - Lр= 52 мм
толщина - (0,6…0,7)В = 0,7*25 = 17,5 мм
Твёрдость фасонного резца:
а) режущая часть из быстрорежущей стали - HRC, 62…65;
б) крепёжная часть - HRC, 40…45.
Параметры шероховатости поверхностей фасонного резца:
а) передней поверхности и фасонной задней поверхности - Ra?0,32 мкм;
б) посадочных поверхностей крепёжной части - Ra?1,25 мкм;
в) остальных поверхностей - Ra?2,5 мкм.
Предельные отклонения глубины фасонного профиля принимаются ±0,01 мм, ширины фасонного профиля резца принимаются в зависимости от её допуска, т.е. ±1/2Тр.
Допуск на ширину фасонного профиля резца определяется по формуле
Тр=(0,5…0,7)Тs,
где Тs - допуск на ширину фасонного профиля обрабатываемой детали.
Предельные отклонения других размеров фасонного резца принимаются:
а) для вала - h12;
б) для отверстия - Н12;
в) для остальных - ±1/2IT12.
Предельные отклонения углов:
а) передний г и задний б углы ±1°;
б) угол крепёжной части ф=±30?;
в) остальные углы ±1,5°.
Комплексная проверка крепёжной части фасонного резца производится по размеру П (с точностью 0,05 мм)
где d - диаметр калиброванного ролика, d=Е=10 мм.
Московский Государственный Технический Университет
им. Н.Э.Баумана
Калужский филиал
Кафедра М4-КФ
Курсовая работа
«Резание металлов и режущий инструмент»
Калуга, 2008 г.
1. Расчет фасонного резца
1.1. Подготовка чертежа детали к расчету резца
1.2. Выбор типа фасонного резца
1.3. Определение углов режущей части
1.4. Определение габаритных и присоединительных размеров резца
1.5. Общая часть коррекционного расчета фасонных резцов
1.6. Определение размеров профиля круглого резца обычной установки с углом λ 0 =0
1.7. Расчет отклонений высот профиля фасонного резца
1.8. Расчёт допусков на параметры заточки и установки резца
1.9. Оформление рабочего чертежа резца
1.10 Проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении
1.11 Проектирование державки фасонного резца
2. Расчет протяжки
3.1 Исходные данные
3.2.Выбор профиля зубьев червячной фрезы
3.3Порядок расчета основных конструктивных элементов червячной фрезы
ВВЕДЕНИЕ
Фасонные резцы применяются для обработки поверхностей сложного профиля на станках токарной группы и реже па строгальных (долбежных) станках в условиях серийного и массового производства. Как правило, они являются специальными инструментами, предназначенными для обработки одной детали. Преимущества фасонных резцов - строгая идентичность обработанных деталей, большой срок службы, высокая общая и размерная стойкость, совмещение предварительной и окончательной обработки, простота установки и наладки на станке - делают их незаменимыми в автоматизированном производстве, особенно на токарных автоматах.
Фасонные резцы классифицируют по нескольким признакам:
По типу станка - токарные, автоматные, строгальные (долбежные);
По форме тела резца - круглые (дисковые), призматические, стержневые. Реже применяются винтовые и улиточные резцы;
По положению передней плоскости резца - с обычной заточкой (угол λ 0 = 0) и с боковой заточкой (угол λ 0 0) - рис. 2;
По положению базовой поверхности резца (оси посадочного отверстия у круглых или опорной плоскости у призматических) относительно оси детали - резцы обычной установки и резцы особой установки. Последние, в свою очередь, могут быть с базой, развернутой в горизонтальной плоскости на угол ψ, и с боковым наклоном корпуса (обычно призматические резцы) - рис.3;
По виду обрабатываемой поверхности - наружные, внутренние, торцовые. Последние могут бить как наружные с базой, развернутой на угол ψ = 90°;
По направлению подачи - с радиальной и тангенциальной подачей (соответственно радиальные и тангенциальные резцы) - рис.1-3 - радиальные, рис. 4 - тангенциальные резцы;
По конструкции, способу соединения режущей части и корпуса, материалу режущей части: насадные и хвостовые (круглые); цельные, сварные, паяные; быстрорежущие и твердосплавные.
1. Проектирование фасонного резца
1.1. Подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца.
По данным размерам детали вычерчиваем ее профиль в увеличенном масштабе 2:1, который используется в дальнейшем для графического определения размеров резца. Вычерчивание профиля детали необходимо для решения двух вопросов:
1) Задание промежуточных точек профиля, что необходимо при наличии на профиле криволинейных участков, а также для повышения точности обработки конических, а в ряде случаев и цилиндрических участков. Наибольшую трудность представляет определение радиусов промежуточных точек дуговых участков. При этом обычно задаются осевыми размерами профиля:
l 2 =7 мм;
l 3 =11.5 мм;
l 4 =15.7 мм;
l 5 =21.4 мм;
l 6 =27 мм;
l 7 =32 мм;
l 8 =35 мм;
По заданным теоретическим размерам и длинам находят радиусы точек:
r 1 =35 мм;
r 2 =38 мм;
r 3 =37.5 мм;
r 4= 37.6 мм;
r 5 =38.7 мм;
r 6 =41 мм;
r 7 =41 мм;
r 8 =43 мм;
1.2. Выбор типа фасонного резца
Используем фасонный резец круглого типа, т.к. он имеет большой срок службы, поэтому экономически выгоден. Для обработки внутренних поверхностей почти всегда применяют круглые резцы. Чаще применяются резцы радиального типа, т.к. большинство станков имеют суппорты с установкой резца по высоте оси детали. Резцы тангенциального типа можно применять при малой глубине фасонного профиля детали, однако, надо учитывать возможности размещения и закрепления такого резца на суппорте станка. Ценным свойством тангенциального резца является возможность обработки деталей разного диаметра с одинаковыми фасонными профилями и постепенное врезание и выход резца, что ведет к уменьшению усилий резанья и позволяет обрабатывать не жесткие детали. Круглые резцы чаще бывают насадными; при малых габаритах резца применяют хвостовые резцы. Круглые резцы, как правило, выполняются цельными из быстрорежущей стали.
1.3. Определение углов режущей части
Передний угол резца γ и задний угол α задаются в наиболее выступающей (базовой) точке резца. Величины углов α и γ рекомендуется выбирать из ряда значений: 5, 8, 10, 15, 20, 25. Принимаем γ =20 градусов. Для круглых резцов чаще всего принимают следующие задние углы: α =815 градусов. Принимаем α =10 градусов. Следует иметь в виду, что задние углы переменны в различных точках лезвия, к тому же в сечении, нормальном к проекции лезвия на основную плоскость, они могут быть на некоторых участках лезвия намного меньше номинального значения. Поэтому необходимо производить проверку минимальной величины заднего угла по формуле:
, где
α Т - задний угол в данной точке в торцевом сечении;
φ – угол между касательной к профилю детали в данной точке и торцевой плоскости детали.
1.4. Определение габаритных и присоединительных размеров резца
Обычно габаритные и присоединительные размеры определяются из конструктивных соображений в зависимости от глубины фасонного профиля изделия tmax и длины профиля L , т.к. от них зависит количество получающейся стружки и нагрузка на резец при его работе.
Габаритный радиус дисковых резцов определяется по формуле:
Максимальный диаметр обрабатываемой детали.
Наибольший диаметр резца мм округляют в большую сторону до величин из нормального ряда линейных размеров по ГОСТ 6636-60. Принимаем D =60 мм. Длина резца определяется в зависимости от размеров профиля детали с учетом дополнительных лезвий и ее округляют в большую сторону. Принимаем L =35 мм.
1.5. Коррекционный расчет профиля круглого фасонного резца
Общая часть расчета.
Целью общей части коррекционного расчета – определение высотных размеров профиля фасонного лезвия, лежащих в передней плоскости резца, в направлении перпендикулярном базе резца.
Мм, принимаем h =5,5 мм;
Корректируем угол α
: 
;
Корректируем угол γ
: 
;
γ =30-α =30-10,56=19.44;
1. мм;
3.
;
4.
;
5.
;
6.
;
7.
;
8. γ8 =γ7 =16.43;
A 8 =A 7 =39.33 мм;
C 8 =C 7 =6.33 мм,
9.
;
Где r 1 – радиус в базовой точки на детали; r 2 =r 9 – радиусы профиля детали в т.2-9; γ – передний угол резца в базовой точке; γ i – передний угол в i -той точке резца; С i – искомый размер на i -том этапе расчета.
1.6. Определение размеров профиля призматического и круглого фасонных резцов обычной установки с углом λ 0 = 0
При расчете размеров профиля призматического фасонного резца в нормальном сечении исходными данными являются углы α и γ , а также размеры С 2,3,…, i , найденные в общей части коррекционного расчета. Искомые размеры профиля Р i определяются по формуле
При расчете круглых фасонных резцов заданными величинами являются углы α и γ , наружный радиус резца, соответствующий базовой точке 1, и размеры С 2..i , лежащие в передней плоскости и найденные в общей части расчета. В результате расчета определяются радиусы резца, соответствующие другим точкам профиля детали, а также высотные размеры профиля в осевом сечении резца Рi.
Размер Н одновременно является радиусом контрольной риски ρ к для контроля правильности заточки резца.
1.7. Расчёт допусков на высотные размеры профиля резца
Этот этап является весьма ответственным, так как от точности высотных размеров зависит точность получаемых диаметров детали. Для обоснованного назначения допусков на высотные размеры резца нужно руководствоваться следующими соображениями.
При настройке резца на суппорте станка во время обработки деталей обычно измеряется один наиболее точный из всех диаметров фасонной детали. Соответствующий участок фасонного профиля детали и его диаметр называют базовым для измерения. Если оказывается, что этот участок неудобен для измерения, то за базовый участок для измерения принимают другой; при этом его допуск ужесточают по сравнению с заданным на чертеже, делая это из технологических соображений (расчётное значение диаметра оставляют прежним).
Главное требование, которое необходимо выполнить при назначении допусков на исполнительные размеры резца, углы его установки и заточки, состоит в следующем:
Если при обработке детали базовый измерительный диаметр получен годным (лежит в поле допуска), то все остальные размеры диаметров должны оказать внутри своих полей допусков, т.е также быть годными.
Это требование вызвано тем, что резец является монолитным инструментом и не позволяет производить отдельно регулировку каждого размера (диаметра) детали при настройке его установки на станке.
Участок или точку профиля резца в технологическом сечении, обрабатывающие базовый диаметр, назовём базовыми (участком или точкой) для отсчёта исполнительных высот профиля резца. В общем случае они не совпадают с базовым участком или точкой, принятыми для проведения коррекционного расчёта профиля резца. В таком случае необходимо произвести простановку высотных размеров профиля от вновь выбранной базы. То же самое делается и на профиле детали.
1.8. Расчёт допусков на параметры заточки и установки резца
На все углы, определяющие заточку и установку резца (, ) принимаются допуски в угловых минутах, численно равные наименьшему допуску на высотный размер профиля резца, выраженный в микрометрах. Допуск на угол равен ±76 ’ .
Допуск на высоту установки оси круглого резца над осью детали определяется дифференцированием формулы
Таким же образом находится допуск на высоту заточки резца или радиус контрольной риски (H или )
1.9. Оформление рабочего чертежа резца
На рабочем чертеже резца должно быть размещено необходимое для полного раскрытия конструкции и простановки всех размеров количество проекций, дополнительных разрезов, сечений, видов. Профиль резца задается высотными и продольными размерами, проставленными от выбранных баз. Размеры проставляются с полученными в результате расчета допустимыми отклонениями. Присоединительные размеры должны быть выбраны в соответствии с нормалями. Габаритные и другие размеры без допусков выполняются по 5 или 7 классам точности. На чертеже должны быть проставлены размеры, характеризующие заточку резца - углы и для призматического и - радиус контрольной риски круглого резца.
В технических требованиях должны содержаться указания о марке материала резца, твердости его режущей части и державки, качестве материала и другие требования в зависимости от конкретных условий изготовления и эксплуатации резца, а также данные для маркировки. На чертеже резца должно быть указано место маркировки.
1.10 Проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении
Часто для контроля профиля фасонных резцов в процессе их изготовления применяют шаблоны, которые прикладываются к фасонной задней поверхности резца. По величине просвета судят о точности выполненного профиля резца.
Шаблон имеет те же номинальные размеры профиля, что и фасонный резец, однако допуски на размеры профиля шаблона должны быть в 1,5...2 раза жестче, чем соответствующие допуски резца.
Для контроля шаблона при его эксплуатации, применяем контр-шаблон. Его профиль одинаков с профилем резца, но допуски на размеры профиля в 1,5...2 раза жестче, чем допуски на размеры шаблона.
Шаблон Ш и контр-шаблон КШ изготавливаем из листового материала толщиной 3 мм. Для увеличения износостойкости их закаливаем до твердости 56...64 НRС. Для уменьшения коробления применяем легированную инструментальную стал ХВГ. Мерительные кромки по всему фасонному контуру делаем тоньше основной пластины (0,5 мм.) для облегчения обработки точных размеров профиля и удобства контроля резца.
1.11 Проектирование державки фасонного резца
Крепление фасонного резца осуществляем по средствам пальцевой державки. Данная державка состоит из следующих элементов: корпус державки, палец, поводковая и опорная шайбы, втулка, двух регулировочных винтов, гайки и направляющий штифта.
Порядок сборки державки: на палец 2 установить фасонный резец, затем установить опорную шайбу 5, на нее надеть поводковую шайбу 4, вставить всю эту сборочную единицу во втулку 3, предварительно установленную в корпус державки 1, зафиксировать палец во втулке с помощью направляющего штифта, осуществить окончательное закрепление пальца, закрутив на нем гайку 8, установить в корпус державки регулировочные винты 7 и 6.
Регулировка положения резца может осуществляться двумя способами:
1. по средствам регулировочного винта 6.
2. по средствам насеченных на опорной и поводковой шайбах 50 зубцов. Это осуществляется путем ослабления закрепления резца и последующим поворотом опорной шайбы, затем резец закрепляют, завинчивая гайку 8.
2.Расчет плоской шпоночной протяжки
Требуется обработать шпоночной протяжкой канавку 8Н8 в отверстии диаметром 30Н7 и длиной 65мм
Размер t составляет З3.3H12 мм. Материал обрабатываемой детали – Сталь 45ХН с твердостью НВ -207. Материал протяжки сталь Р6М5К5; протяжка с приваренным хвостовиком. Протягивание производится без смазочно-охлаждающей жидкости на горизонтально протяжном станке типа 751 .
Принимаем протяжку с утолщенным телом и хвостовиком. Суммарный подъем протяжки
∑h=t-D+ f Q =33.05-30+0,55=3,6мм;
принимаем 3,6 мм; f Q =0,55 мм .
Ширина тела
В≈Ь+(2..6)=8+(2..6)=10..14мм
принимаем В=12.мм.
Ширина зубчатой части Ь n = Ь макс - ∂ = 8,027- 0=8,027 мм.
Подача на зуб s : =0,06мм (табл. 10). Шаг зубцов t =12 мм (табл. 10). Число одновременно работающих зубцов z t = 6 (табл. 8).
Размеры стружечной канавки (табл. 9):
h 0 = 5 мм, r = 2,5 мм, F а =19.6 мм
Коэффициент заполнения впадины
Передние и задние утлы по табл. 12 и 13:
у = 15° ;α = 4°.
Высота режущего выступа (4) h " o = 1.25 h 0 = 1.25 5 = 6,25 мм; округляем до 9мм по табл. 4. что больше
t - D = 33.05 -30 =3.05мм.
Сила протягивания
Высота сечения по первом зубцу , при [а] = 20 кг мм 2 для протяжки из быстрорежущей стали
принимаем согласно табл 4 h =18мм
Высота по последнему режущему зубцу
Количество режущих зубцов
принимаем 62 зуба.
Длина режущей части .
Хвостовик плоскийпо табл. 6 с размерами: Н, = h1 = мм
Напряжение на растяжение в материале хвостовика
Калибрующая часть: высота зубцов Н 5 = h, = мм; количество зубцов (табл. 15) = 4; шаг t K = t = 12мм;
Длина l=t(z+0.5) =12(4+0.5)=54~50мм; стружечная канавка такая же, как у режущих зубцов; фаска f K =0,2мм;
Длина гладкой части с учетом, что протяжка будет работать с отключением от станка, составляет
l = l ,- l 3 + l c + l a + l 6 + l .+ l " 4 Учитывая, что 1 3 = 0;
1 С = 70 (приложение 1); 1 а =20мм; 1 4 = L + 10мм = 65 +10 = 75 ~ 75мм;
1= 70 + 20 + 8 + 75 =183мм; принимаем 185мм.
Общая длина
L m = I +1 5 +1 6 = 185 +744+0 = 929 мм;
округляем до 950 мм; допуск ±2 мм.
Глубина паза в направляющей оправке
H = h ,+ f o =18 + 0.59 = 18.59 мм.
Проверка толщины тела оправки по условию :
3. Расчет червячной фрезы для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем
3.1 Исходные данные
Модуль нормальный (m ) – 7,0 мм; угол зацепления (α w ) – 20; коэффициент высоты головки и ножки зуба (f ) – 1,0; коэффициент радиального зазора (с ) – 0,25; число зубьев (z ) – 18; угол наклона зубьев – 10; направление зубьев – левое; коэффициент коррекции нормальный 0; степень точности – 7 - С; материал – Сталь 40Х; σв – 900 мм/мг; вид фрезерования червячной фрезой – окончательное.
3.2 Выбор профиля зубьев червячной фрезы
Наша фреза класса А, спрофилирована на основе Архимедова червяка. Данный метод профилирования основан на замене криволинейного профиля боковой стороны в осевом сечении эвольвентного червяка на прямолинейный, близкий к нему. В этом случае приближенного профилирования червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем происходит замена эвольвентного основного червяка на Архимедов червяк. Червячные фрезы, спрофилированные приближенно на основе Архимедова червяка, образуют, по сравнению с другими методами приближенного профилирования, наименьшие погрешности профиля зубьев нарезаемых колес в виде небольшого подреза ножки и среза головки, благоприятно влияющие на условие зацепление сопрягаемой пары зубчатых колес. Кроме того, такие червячные фрезы имеют следующие преимущества:
1. Боковые стороны зубьев Архимедовых червячных фрез можно затыловать в радиальном направлении.
2. Для окончательного контроля профиля боковой стороны зубьев Архимедовых червячных фрез разработаны и используются специальные приборы, обеспечивающие высокую и стабильную точность измерения.
При проектировании чистовых червячных фрез для цилиндрических колес с эвольвентным профилем приближенное профилирование на основе Архимедова червяка является предпочтительным.
3.3 Порядок расчета основных конструктивных элементов червячной фрезы
3.3.1. Число заходов ( Z зах. )
Число заходов червячной фрезы является одним из факторов, влияющих на производительность при нарезании цилиндрических колес. На выбор числа заходов червячных фрез влияет степень точности нарезаемых колес и их размеры (число зубьев и модуль). Червячные фрезы, особенно чистовые, проектируются однозаходными. Принимаем Z зах. =1.
3.3.2. Угол подъема винтовой линии по делительному цилиндру ( γ mo )
Погрешности профиля зубьев нарезаемых колес с эвольвентным профилем, связанные с приближенным профилированием червячных фрез, в значительной степени зависят от величины угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру фрез. С увеличением угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру величина погрешности профиля зубьев нарезаемых колес возрастает. Вследствие этого для чистовых червячных фрез величина угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру принимается не выше 6 градусов 30 минут. Принимаем γ mo =4,45 градуса.
Выбор направления винтового гребня червячной фрезы зависит от направления зубьев нарезаемых колес. . Принимаем направление винтовой линии по делительному цилиндру – левое.
3.3.4. Наружный диаметр ( Dao )
Ориентировочная величина наружного диаметра червячной модульной фрезы определяется по формуле:
В соответствии с ГОСТ 9324-80 Е принимаем Dao =124 мм.
3.3.5. Форма зубьев
Используем так называемую форму б). Она характеризуется следующими признаками: имеет два участка затылованной задней поверхности, образованные по Архимедовой спирали: первый участок со спадом К и второй со спадом К1 . Первый (основной) участок затылованной задней поверхности формируется окончательно после термической обработки шлифованием. Второй участок предназначен для обеспечения свободного выхода шлифовального круга при обработке первого и формируется затыловочным резцом до термической обработки. Червячные фрезы с зубьями по форме б) характеризуются повышенной точностью размеров профиля и стойкостью. Форма б) зубьев применяется в конструкциях червячных фрез для чистовой и окончательной обработки зубьев нарезаемых колес до 8-й степени точности.
3.3.6. Число зубьев фрезы в торцевом сечении ( Zo )
Число зубьев фрезы в торцевом сечении влияет на количество резов, формирующих боковую сторону зубьев нарезаемых колес. Для повышения точности профиля зубьев нарезаемых колес и производительности обработки предпочтительно принимать максимально допустимое число зубьев.
Ориентировочное число зубьев в торцевом сечении затылованных червячных фрез для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем определяется по формуле:
;
Принимаем Zo =9.
3.3.7. Величина спада задней поверхности зубьев фрез К и К1
Величина спада задней поверхности зубьев фрезы на первом участке определяется по формуле:
; α
в
– задний угол на вершине зубьев (10-12 градусов). 
. Принимаем К
=8,0;
Величина спада задней поверхности зубьев на втором участке принимается равной:
Где β – поправочный коэффициент.
Для фрез общего назначения β =1,2…1,5.
. Принимаем К1
=9;
3.3.8.Глубина профиля ( ho )
Величина глубины профиля или шлифованная часть зубьев червячных фрез равна:
3.3.9. Глубина стружечной канавки ( Hk )
Размер глубины стружечной канавки определяется в зависимости от формы зубьев червячных фрез.
Для червячных фрез с зубьями по форме б):
3.3.10. Радиус впадины стружечной канавки
Величина радиуса впадины стружечной канавки определяется по формуле:
3.3.11. Угол впадины стружечной канавки (ε )
Величина угла впадины стружечной канавки принимается в зависимости от числа зубьев фрезы следующих значений:
При Zo =9, e = 22.
3.3.12. Диаметр отверстия ( d )
В целях увеличения жесткости крепления фрезы диаметр отверстия под оправку следует брать максимально допустимым. Ориентировочное значение размера диаметра отверстия определяется по формуле:
По окончательному размеру диаметра отверстия проверяется толщина корпуса фрезы в опасном сечении по формуле:
; где t
1
– размер,
определяющий глубину шпоночного паза от стенки отверстия. Принимаем t 1 =4 мм.
– верно.
3.3.13. Общая длина фрезы ( Lo )
Приближенное значение величины длины рабочей части червячной фрезы определяется по формуле:
мм; принимаем L =115;
Величина общей длины фрезы определяется по формуле:
где l 1 – длина цилиндрических буртиков, l 1 =4 мм;
χ – коэффициент, выбираемый по таблице χ =3;
3.3.14. Диаметр буртиков ( d 1 )
Цилиндрическая поверхность буртиков используется для контроля установки фрезы на станке. Диаметр буртиков принимается равным:
3.3.15. Расчетный диаметр делительного цилиндра ( D расч. )
Расчетный диаметр делительного цилиндра учитывает изменение ряда геометрических параметров (угол подъема винтовой линии, угол наклона передней поверхности и др.) червячной фрезы при перетачивании ее в процессе эксплуатации. Для уменьшения отклонения эксплутационных значений параметров от расчетных величина расчетного диаметра делительного цилиндра определяется для сечения, расположенного на расстоянии (0,15-0,25) окружного шага от передней поверхности фрезы. В соответствии с этим расчетный диаметр делительного цилиндра определяется по формуле:
Принимаем D расч. = 103.3 мм.
3.3.16. Расчетный угол подъема винтовой линии по делительному цилиндру ( γmo )
Величина расчетного угла подъема винтовой линии по делительному цилиндру определяется по формуле:
;
Принимаем γmo =3,59 градуса, то есть 3°35’
Стружечные канавки для обеспечения одинаковой величины переднего угла на боковых режущих лезвиях зубьев фрезы располагаются нормально к винтовому гребню и выполняется винтовыми. Угол наклона стружечных канавок принимается равным углу подъема винтовой линии по делительному цилиндру, т.е.
βк =γmo =3,59 градуса.
3.3.18. Шаг стружечных канавок (Тк )
Величина шага стружечных канавок входит в знаки маркировки фрезы и определяется по формуле:
мм;
3.3.19. Осевой шаг зубьев фрезы (То )
Величина шага в осевом сечении фрезы определяется по формуле:
мм.
3.3.20. Нормальный шаг зубьев фрезы (Т n )
Величина шага в нормальном сечении фрезы определяется по формуле:
3.3.21. Размеры профиля зубьев червячной фрезы в нормальном сечении
А) Толщина зуба по делительному цилиндру:
мм;
ΔS - припуск по толщине зубьев нарезаемых колес под дальнейшую обработку. Равна 0, т.к. обработка окончательная.
Б) Высота головки зуба: мм
В) Высота ножки зуба: 
, где Си
– коэффициент радиального зазора между головкой зуба нарезаемого колеса и впадиной зуба фрезы. Величина Си
может быть принята равной величине с
.
h 2 =h 1 =8.75 мм.
Г) Радиус галтели на головке зуба: мм.
Д) Радиус галтели у ножки зуба: мм
Величина углов профиля правой и левой боковых затылованных задних поверхностей зубьев червячной фрезы в осевом сечении определяется по формулам:
для правой: ;
Принимаем αоп=20,11
Задача 1. Построение параметрической модели фасонного резца в модуле АРМ GRAPH
1. Тип резца – призматический фасонный резец (вар. № 10 ).
2. Чертеж детали.
3. Материал обрабатываемой детали – Сталь 40ХС (σ в = 1200 МПа).
4. Особые условия обработки – наличие канавки под последующую отрезку
Рис.1. Эскиз детали
Задача 2. Построение твердотельной модели в модуле АРМ STUDIO
Задача 3. Конструирование резца в модуле АРМ GRAPH
Исходные данные представлены в задаче 1. Построение модели базируется на результатах, полученных при решении задачи 1.
Дата выдачи, подпись
Преподаватель ._____
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Задача 1
1) По заданной детали конструируется фасонные резец и выполняется коррекционный расчет глубины профиля.
2) Производится анализ входных данных, необходимых для построения модели. Данные делятся на исходные (независимые) и производные (зависят от исходных).
3) Входные данные, в виде переменных, вводятся в диалоговом окне Переменные (рис.), причем для исходных данных задается только значение, а для производных также и выражение, являющееся функцией исходных и уже объявленных производных данных. Так, размеры передней поверхности определяются с помощью выражения. Действует единое правило: переменная, которая используется в последующих выраже-ниях, должна быть объявлена заранее.
4) Графически задается последовательность команд, ведущая к построению нужной модели.
5) В списке параметрических команд указываются, если нужно, параметры для команд. При этом, в расчетных выражениях используются переменные, заданные в п.3, или вспомогательные переменные, созданные в процессе построения модели.
6) Анализируется соответствие сформированной таким образом модели с требуемой, и, при необходимости, исправляются параметры команд или меняется способ построения всей модели или ее части.
7) Анализируется правильность построенной модели при различных значениях исходных данных.
Задача 2
1. Начальным этапом решения 2-й задачи является построение эскиза резца (рабочая плоскость в трехмерном пространстве, в котором строятся плоские кривые).
2. Для получения твердотельной модели фасонного резца используются графические операции – выталкивания, вращения и кручения.
Задача 3
1. Полученную параметрическую модель (задача 1) вставляют как блок в поле чертежа АРМ GRAPH. Для этого следует воспользоваться командой БЛОК/ВСТАВИТЬ БЛОК.
2. В чертеж можно вставить параметрический объект из базы данных . Перед вставкой в списке переменных можно изменить значение основных параметров.
1. Дарманчев С.К. Фасонные резцы.– М.:Машиностроение,1968. -166 с.
2.Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов.- М.: Изд-во машиностроительной литературы, 1962. – 952 с.
3.Фрайфельд И.А. Расчеты и конструкции специального металлорежущего инструмента.- М.-Л.: Машгиз, 1957.- 196 с.
4.Методические указания и комплект контрольных заданий к курсовому проекту «Проектирование металлорежущего инструмента»/ В.Н. Кисилев и др. – Ворошиловград: ВМСИ, 1987. – 48 с.
5. Методические указания «Автоматизированное проектирование фасонных резцов с помощью ЭВМ СМ-2М»/ Кисилев В.Н., Андросов П.М. . – Луганск: ЛМСИ, 1991. – 20 с.
6.Шелофаст В.В. Основы проектирования машин.- М.: Изд-во АПМ, 2005.– 472 с.
7.Шелофаст В.В., Чугунова Т.Б. Основы проектирования машин. Примеры решения задач. – М.: Изд-во АПМ, 2004.- 240 с.
Метод исследования и вычислительные средства : применен метод построения параметрических моделей на базе параметрического геометрического ядра Parasolid; использованы компьютерные технологии автоматизированного проектирования призматических и круглых фасонных резцов. При решений проектных задач использованы различные модули: APM Saft, APM Bear, APM Joint, APM Trans и инструментарий баз данных АРМ WinMachine.
Эффективность применения предлагаемого инструментария позволяет кардинально сократить время проектирования резца и повысить технический уровень принимаемых проектных решений.
Область применения предлагаемый инструментарий параметрического моделирования может быть использован в рамках курсов «Детали машин», «Проектирование металлорежущих станков» и «Конструирование, расчет и САПР станков» .
Введение
1 Проектирование фасонного резца
1.1 Исходные данные и алгоритм расчета:
1.2 Определение геометрических параметров режущей части и основных конструктивных размеров фасонных резцов резца.
1.3 Проектирование шаблона и контршаблона
2 Построение параметрической модели призматического фасонного резца
2.1 Исходные данные:
2.2 Ввод исходных данных для создания параметрической модели
2.3 Построение параметрической модели.
2.4 Сохранение параметрической модели
Литература
Введение
В современном машиностроении уприсутствует большая номенклатура изделий с фасонными поверхностями. Эти поверхности могут быть обработаны на токарных станках с ЧПУ для этого задается программа, для получения фасонного профиля) или специальным фасонным резцом, который
представляет собой инструмент, работающий по методу копирования. Профиль режущей кромки резца соответствует профилю поверхности детали.
Фасонные резцы обеспечивают идентичность формы и необходимую точность деталей, высокую производительность обработки и обладают большой долговечностью благодаря значительному количеству допустимых переточек. Они применяются в мелкосерийном, серийном и массовом производствах для обработки наружных и внутренних поверхностей на токарных автоматах, полуавтоматах и револьверных станках.
Наибольшее распространение получили радиальные круглые и призматические резцы.
Обработка фасонных поверхностей фасонным резцом.
Резцы, режущая кромка которых совпадает с криволинейным или ступенчатым профилем обрабатываемой поверхности, называются фасонными.
Достоинство рассматриваемых резцов - простота, а поэтому сравнительно низкая стоимость их изготовления. Существенный недостаток таких резцов заключается в том, что после нескольких, а иногда двух-трех переточек по передней поверхности (а для сохранения профиля их можно перетачивать только по передней поверхности) пластинка стачивается, высота по центру при установке уменьшается и резец становится негодным для дальнейшей работы. Поэтому стержневые фасонные резцы применяют преимущественно в тех случаях, когда работа не имеет массового характера и профиль резцов прост (например, для обработка галтелей).
Для получения правильного профиля обрабатываемой детали фасонный резец необходимо устанавливать так, чтобы его режущая кромка была точно на высоте центров станка. Положение фасонного резца, если на него смотреть сверху, следует проверять посредством маленького угольника. Если одну кромку такого угольника приложить к цилиндрической поверхности детали (вдоль ее оси), а другую подвести к боковой, поверхности обыкновенного или призматического резца, или к торцовой поверхности дискового резца, то между угольником и резцом не должно быть неравномерного просвета.
При закреплении фасонных резцов необходимо особенно тщательно выполнять общие правила закрепления резцов.
Подача фасонного резца в большинстве случаев осуществляется вручную. Она должна быть равномерной и не превышать 0,05 мм/об при ширине резца 10-20 мм и 0,03 мм/об при ширине свыше 20 мм. Подача должна быть тем меньше, чем меньше диаметр обрабатываемой детали. При обработке участка детали, расположенного близко к патрону (или к задней бабке), подачу можно брать больше, чем при обработке участка, расположенного сравнительно далеко от патрона (или от задней бабки).
При обработке фасонных поверхностей стальных деталей следует применять охлаждение маслом. Поверхность детали получается при этом гладкой и даже блестящей. Фасонные поверхности чугунных, бронзовых и латунных деталей обрабатываются без охлаждения.
Правильность фасонной поверхности проверяется шаблоном. Между обработанной поверхностью и шаблоном не должно быть просвета.
Если обрабатываемая поверхность детали имеет большие перепады диаметров разных участков, то при работе фасонным резцом приходится снимать много металла. Во избежание быстрого износа резца предварительную обработку такой поверхности надо производить обдирочным резцом, профиль которого подобен профилю окончательного фасонного резца, но значительно проще его.
Обработка фасонных поверхностей при одновременном действии продольной и поперечной подач резца. Обработка фасонных поверхностей при одновременном действии продольной и поперечной ручных подач резца производится при небольшом количестве обрабатываемых деталей или при сравнительно больших размерах фасонных поверхностей. В первом случае изготовление даже обыкновенного фасонного резца нецелесообразно, во втором - потребовался бы очень широкий резец, работа которым неизбежно вызвала бы вибрации детали.
Снятие припуска производится остроносым чистовым или проходным резцом. Для этого перемещают (вручную) продольные салазки влево и одновременно поперечные салазки суппорта вперед и назад. При обработке сравнительно небольших фасонных поверхностей продольную подачу осуществляют используя верхние салазки суппорта, установленного так, чтобы направляющие их были параллельны центровой линии станка; для поперечной подачи применяют поперечные салазки суппорта. В том и другом случаях вершина резца будет перемещаться по кривой. После нескольких проходов резца и при правильном соотношении величин подач (продольной и поперечной) обрабатываемая поверхность получит требуемую форму. Для выполнения этой работы нужен большой навык. Опытные токари, обрабатывая фасонные поверхности рассматриваемым способом, пользуются автоматической продольной подачей, перемещая одновременно с этим поперечный суппорт вручную.
Исходные данные:
Профиль детали, для обработки которого требуется спроектировать фасонный резец (рис. 1);
Припуск на обработку (указан на чертеже);
Допуск по профилю детали ±0,05 мм;
- материал детали - сталь35.
1.1. Расчет средних размеров профиля детали
Средние размеры профиля в рассматриваемом примере совпадают с номинальными размерами профиля детали, поскольку допуск по профилю задан b+u , т.е. расположен симметрично. Поэтому определять средние размеры профиля не требуется.
1.2. Выбор положения базовой линии
Заданный профиль детали имеет относительно небольшую высоту: h = 4 мм. Профиль кромки резца в основном состоит из участков, расположенных параллельно оси детали.
Участком кромки, которым наиболее просто устанавливать резец на уровне линии центров станка, т.е. в осевой плоскости детали, являются участки 1-2 и 5-6. Поэтому для заданного профиля детали базовую линию резца принимаем расположенной на участках кромки 1-2 и 5-6 (рис. 2).
1.3. Расчет габаритных размеров резца
Рассчитывается ширина резца L = L дет + 2n (табл.2.5, 2.6, 2.7):
L = 24 + 2 × 3 = 30 мм.
Рассчитывается или определяется графически в увеличенном масштабе высота (глубина) профиля детали q в направлении, перпендикулярном оси резца:
Определяется диаметр посадочного отверстия d 0 .
По табл.2.3 подача S=0.02 мм/об и усилие резания
P z (L =1мм) =110H=11 даН * (табл.2.2).
Тогда усилие резания P z =P z (L =1мм) ×L=11 × 30=330 даН.
Учитывая ширину резца и то, что усилие резания небольшое, принимаем консольное крепление оправки. По табл.2.1 диаметр посадочного отверстия d0= 27 мм.
Подсчитывается наименьшее допустимое значение наружного диаметра резца
D>d0+2(q+l+m)
Принимая l = 4мм и m = 8 мм,
получаем
D>27 + 2 (4 + 4 + 8)> 59.
Округляя до ближайшего значения по стандартному ряду диаметров резцов, принимаем D = 60 мм.
1.4. Коррекпионкый расчет профиля резца
Выбираются геометрические параметры резца для участков режущей кромки
1-2 , 5-6 , через которые проходит базовая линия (рис, 4).
Для проектируемого резца принимаем по табл.2.4 передний угол j = 18° (сталь 35; Gb = 85даН/мм^). задний угол L = 12*.
Подсчитывается размер л ыст, определяющий положение оси резца относительно оси детали (рис. 5):
hуст =R1 sinL;
hуст= 30 *sin 12° = 30 Х 0,20791 = 6,237.
Принимаем hусм =6,2.
Производится расчет профиля резца в передней плоскости. Для этого вычерчивается профиль обрабатываемой детали. Цифрами I, 2, 3, 4 и т.д. отмечаются характерные точки профиля.
Вычисляются координаты расчетных точек профиля детали исходя из исполнительных размеров детали:
r1=r2=r5=r6=10 мм; l2=6 мм;
r3=11,4142 мм; l3=6.5858 мм;
r4= 12 мм; l4= 8 мм;
r7 = r8 = 14 мм; l5 = 10 мм;
Для расчетов удобнее все уравнения записать в расчетную табл. 1.1.
Таблица 1.1,
Примечание к табл. 1.1.
Сз =A3-A1 = 10,96793 - 9,5106 == 1,47733; C3= 1.477;
C4 =A4-A1= 11,59536 - 9,5106 = 2,08476; С4 = 2,085;
C7,8=A7,8-А= 13,65476 - 9,5106 = 4,14416; C7,8 = 4,144.
Производится расчет профиля резца в осевой плоскости (рис. 6). Расчет ведется по расчетной табл.1.2.
Таблица 1.2.
Продолжение табл.1.2,
Примечание.
Нз = R1 - Rз = 30 - 28,7305 = 1,2695;
H4 = R1 – R4 = 30 - 28,214 = I, 786;
H7.8= R1- R7 = 30 - 26,492 = 3,508.
1.5 Анализ величин передних и задних углов режущей части резца
Расчет значений передних углов gx и задних углов ax в различных точках режущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной и осд резца, производится во расчетной табл. 1.3.
Таблица 1.3.
Расчет значений задних углов axn в точках ревущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной к рассматриваемому участку кромки,производится по расчетное тйя.1.4.
Таблица 1.4
| N расчет- ной точки | tg ax | g°x | sin gx | tgaxn = tgax singx | axn |
| 0,212557 | 0,212557 | 12° | |||
| 0,212557 | 0,212557 | 12° | |||
| 2¢ | 0,212557 | 0° | |||
| 0,282317 | 0,707107 | tgasn = 0,282317 * * 0,707107 = = 0,199628 | 11°17¢42² | ||
| 0,309456 | 0,309456 | 17°11¢42² | |||
| 0,309456 | 0,212557 | 12° | |||
| 5¢ | 0,212557 | 0° | |||
| 0,212557 | 0,212557 | 12° | |||
| 6¢ | 0,707007 | tga6¢n = 0,212557 * * 0,707107 = = 0,151301 | 8°36¢13² | ||
| 7¢ | 0,39862 | 0,707107 | tga7¢n = 0,39862 * * 0,707107 = = 0,281867 | 15°44¢29² | |
| 0,39862 | 0,39862 | 21°44¢09² | |||
| 0,39862 | 0,39862 | 21°44¢09² |
Расчет значений предельных углов gxn в точках режущей кромки резца в плоскости, пер-пендикулярной к рассматривоему участку кромки, производится по расчетной табл.1.5.
Таблица 1.5.
| N расчет- ной точки | gx | tg gx | sin jx | tg gXN = tg gxsin jx | gXN |
| 18° | 0,32490 | 0,32490 | 18° | ||
| 18° | 0,32490 | 0,32490 | 18° | ||
| 2¢ | 18° | 0,32490 | 0° | 0° | |
| 15°42¢28² | 0,281234 | 0,707107 | tgg3N = 0,281234 * * 0,717101 = = 0,198862 | 11°14¢50² | |
| 14°55¢22² | 0,266505 | 0,266505 | 14°55¢22² | ||
| 18° | 0,324920 | 0,324920 | 18° | ||
| 5¢ | 18° | 0,324920 | 0° | ||
| 18° | 0,324920 | 0,324920 | 18° | ||
| 6¢ | 18° | 0,324920 | 0,707107 | tg gGN = 0,32492 * * 0,707107 = = 0,229753 | 12°56¢22² |
| 7¢ | 12°45¢01² | 0,226282 | 0,707107 | tg giN = 0,226282 * 0,707107 = = 0,160006 | 9°05¢38² |
| 12°45¢07² | 0,226282 | 0,226282 | 12°45¢01² | ||
| 12°45¢01² | 0,226282 | 0, 226282 | 12°45¢01² |
Для наглядности строятся графики значений задних и передних углов каждого участка режущей кромки. По оси абсцисс откладываются осевые размеры, а по оси ординат - значения углов.
На графиках рие. 7 и 8 величины углов не имеют отрицательных значений. Минимальные их значения соответствуют условиям удовлетворительной работы режущих кромок, кроме точек 2¢ к 5¢ .
Режу пая часть резца имеет точки 2 и 5, которые являются точками пересечения участков кромки 1-2 и 5-6 с радиусной кромкой 2-5. Эти точки необходимо рассматривать особо. Если считать их относящимися к прямолинейным участкам 1-2 и 5-6, то они будут иметь, передний и задний углы, принятые? для этих участков, для которых радиальная плоскость совпадает с плос -костью, нормальной к кромке.
Для криволинейного участка радиуса t эти плоскости не совпадают. Плоскость,касательная к окружности в точках 2 и 5, располагается нормально оси резца. В результате этого передний и задний углы в плоскости, перпендикулярной к кривой в этих точках,равны нулю. Существующие рекомендации возможности введения выточки, поднутрения,поворота резца,введения, участков вми-товой задней поверхности в зоне таких точек не могут быть использованы, т.к. профиль симметричный, радиус мал и имеется только точки, работающие при нулевых значениях углов. В результате этого наибольший износ резца будет располагаться в этих точках. В подобных случаях требуется решать вопрос о целесообразности применения фасонного резца или, если его применение необходимо, устанавливать соответствующие условия его эксплуатации.
Прочность режущей части в зонах максимального значения одного из углов не снижается, т.к. компенсируется соответствующим уменьшением величины другого угла.
Таким образом, выбор положения базовой линии, диаметра резца и его геометрии удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к резцам, и может быть принят окончательно.
В случае недостаточной величины одного из углов необходимо изменить исходное значение соответствующего угла и провести коррекционный расчет размеров профиля резца, углов режущей части и их анализ.
1.6. Назначение конструктивных размероь резца.
Размеры рифлений и конструктивный размер l2 резца назначаются по табл.2.9 и рис.15.
Длина выточки под головку винта l1 назначается в зависимости от ширины резца.
l1=(1/4 … 1/2)L
Диаметр выточки под головку винта d1 назначается в зависимости от диаметра посадочного отверстия резца d0 .
Для отверстия длиной l>15.мм длина шлифованнах поясков принимается
Для проектируемого резца принимаем:
L = 30 + 5 = 35 мм;
Размер наружного диаметра резца D выполняется по h / 2.
Диаметр посадочного отверстия d0 выполняется по H7 . Остальные конструктивные размеры резца выполняются 14-16-му к валитетам.
Конструкция резца с указанием элементов, размеров, допусков и требований
технических условий приведина на рис. 16.
2. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФАСОННЫЕ РЕЗЦОВ
| Таблица 2.1. Минимальные диаметры оправок d0 для крепления круглых резцов, мм. | |||||||||||||||||||||||
| Усилие ре- зания Pz даН | Ширина резца L , мм. | ||||||||||||||||||||||
| От 10 до 13 | Св 13 до 18 | Св 18 до 25 | Св 25 до 34 | Св 34 до 45 | Св 45 до 60 | Св 60 до 80 | |||||||||||||||||
| Консольные крепления оправки | |||||||||||||||||||||||
| До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до 1100 | - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - | |||||||||||||||||||||
| Двустороннее крепление оправки. | |||||||||||||||||||||||
| До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до | - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - | ||||||||||||||||||||
Примечание. Цифры в графах 1 относятся к резцам с D < 3L , в граф 2 – к
резцам D > 3L .
Таблица 2.2
Режимы резания (фасонное точение)
Примечания: 1. Скорости резания V остаются постоянными независимо от ширины резания.
2.Табличные значения усилия резания Рг. и элективной мощности Ne умножаются на ширину резца L .
| Щирина резца L , мм | Диаметр обработки, мм | |||||||
| 60-100 | ||||||||
| Подача S мм / об | ||||||||
| 0,02-0,04 | 0,02-0,06 | 0,03-0,08 | 0,04-0,09 | 0,04-0,09 | 0.04-0,09 | 0,04-0,09 | 0,04-0,09 | |
| 0.015-0,035 | 0,02-,052 | 0,03-0,07 | 0,04-0,088 | 0,04-,0088 | 0,04-0,088 | 0,04-.088 | 0,04-0,088 | |
| 0.01-0,027 | 0,02-0,04 | 0,02-0,055 | 0,035-0,077 | 0,04-0,082 | 0,04-0,082 | 0,04-0,082 | 0,04-0,082 | |
| 0,01-0,024 | 0,015-0,035 | 0,02-,.048 | 0,03-0,059 | 0,035-0,072 | 0,04-0,08 | 0,04-0,08 | 0,04-0,08 | |
| 0,008-0,018 | 0,015-0,032 | 0,02-0,042 | 0.025-0,052 | 3.03-0,063 | 0,04-0,08 | 0,04-0,08 | 0.04-0,08 | |
| 0,008-0,018 | 0,01-0,027 | 0,02-0,037 | 0,025-0,046 | 3,02-0,055 | 0,035-0,07 | 0,035-0,07 | 0,035-0,07 | |
| - | 0,01-0,025 | 0,015-0,034 | 0,02-0,043 | 0,025-0,05 | 0,03-0,065 | 0,03-0,065 | 0,03-0,065 | |
| - | 0,01-0,023 | 0,01-5-0,031 | 0,02-0,039 | 0,03-0,046 | 0,03-0,06 | 0,03-0,06 | 0,03-0,06 | |
| - | - | 0,01-0,027 | 0,015-0,034 | 0,02-0,04 | 0,025-0,055 | 0,025-0,055 | 0,025-0,055 | |
| - | - | 0.01-0.025 | 0,015-0.031 | 0,02-0,037 | 0.025-0,05 | 0.025-0,05 | 0,025-0,05 | |
| - | - | - | - | 0.015-0,031 | 0,02-0,042 | 0,025-0,046 | 0,025-0,05 | |
| - | - | - | - | 0,01-0.028 | 0,015-0,038 | 0,02-0.048 | 0,025-0,05 | |
| - | - | - | - | 0,01-0,025 | 0,015- 0,034 | 0,02- 0,042 | 0,025- 0,05 |
Примечание. Меньшие значения подач - для сложных профилей и твердых материалов; большие - для простых профилей и мягких металлов .
Пояснения к рис. 9-14.
I. При наличии крайних участков профиля, параллельных оси резца (рис.9,10,11,13,14) или при наличии вогнутых профилей изделия величина перекрытия h на сторону принимается в зависимости от ширины L изделия по табл.2.5.
Таблица 2.5.
При этом, если высота выступа не ограничивается размерами высоты профиля изделия, выступ должен перекрывать профиль изделия во высоте 1 - 3 мм (рис.11,12)
4. У резцов для изделий с точными по ширине профиля размерами l1 (рис.13,14) делается установочные выступы высотой Во в зависимости от ширины выступа m1 (табл.2.7)
Таблица2.7.
Таблица 2.9
Размер рифлений (рис.15)
Общие указания по выполнения проекта (работы).
Оформление графической части проекта (размер формата, буквенные обозначения, шрифты, штриховка и т.д.) должно быть выполнено в соответствии с ЕСКД.
Основные изображения на рабочих и сборочных чертежах выполняются в натуральную величину, т.к. это позволяет наиболее полно представить действительные размеры и форму проектируемого инструмента.
Инструменты и их сечения, поясняющие форму и геометрические параметра режущей части, форму фасонного контура и т.п., могут быть выполнены в увеличенном масштабе, достаточном для более четкого выполнения конструктивных особенностей изображаемых элементов.
Расчетные схемы и графические построения профилей выполняются в увеличенном масштабе, величина которого устанавливается в зависимости от требуемой точности построения.
Рабочие чертежи проектируемых инструментов, кроме изображений основных проекций, разрезов и сечений, должны иметь необходимые размеры, допуски на размеры, обозначения классов чистоты поверхности, данные о материале и твердости отдельных частей инструмента, а также технические требования к готовому инструменту для контроля, регулировки, переточки, испытаний.
Расчетно-пояснительная записка объемом до 30-40 страниц выполняется машинописным способом. Она должна быть составлена кратко, написана и изложена хорошим литературным языком.
Расчеты должны содержать исходные формулы, подстановку соответствующих цифровых величин, промежуточные действия и преобразования, достаточные для проверки без дополнительных расчетов.
Все принимаемые решения по вопросу выбора конструктивных параметров проектируемого инструмента и материала режущей части должны сопровождаться обоснованиями.
Принятые нормативные, табличные и другие данные должны сопровождаться ссылками на используемые источники. Рекомендуется пользоваться для этой цели официальными справочными материалами.
Для каждого проектируемого инструмента необходимо разработать технические условия, положив в их основу требования к обрабатываемому изделию и технические условия на аналогичные конструкции инструмента.
Разрабатывая новый инструмент, нужно иметь в виду требования по точности и технологичности изготовления, особенностям заточки и его производительности. Нужно предусмотреть экономию дорогостоящих инструментальных материалов, практикуя для этого сборные, сварные конструкции и т.п.
Крепежно-посадочные части проектируемых инструментов должны быть рассчитаны и приведены в соответствие с размерами стандартизованных посадочных мест существующих станков или приспособлений.
Проектирование фасонных резцов
Фасонные резцы применяются для обработки деталей с фасонным профилем. Задачей конструктора, проектирующего фасонный резец, является определение таких размеров и форм его профиля, которые при проектируемых углах его заточки и установки создавали бы на обрабатываемой детали профиль, заданный ее чертежом. Связанные с этим расчеты называются обычно коррекционными или просто коррегированием профиля фасонных резцов.
Подготовка исполнительных чертежей деталей.
При коррекционном расчете следует определить координаты всех точек, составляющих профильную линию фасонного режущего лезвия резца. Для этого рассчитывают координаты узловых точек заданного фасонного профиля и в отдельных случаях, когда имеются криволинейные участки, также координаты отдельных точек, находящихся между узловыми.
Исходя из этих соображений, прежде чем приступить к коррекционным расчетам, необходимо предварительно проверить, имеются ли на исполнительных чертежах фасонных деталей все координатные размеры от базовых поверхностей до узловых точек, и если они не указаны, то необходимо определить недостающие координатные размеры до всех выбранных точек. На чертежах фасонных деталей всегда имеются размеры, которые позволяют определить недостающие координатные размеры. Основные и дополнительные коррекционные расчеты фасонных режущих лезвий резцов производят по номинальным размерам.
При наличии на фасонном профиле радиусных переходов определяют расстояния до узловых точек, образуемых пересечением сопряженных профилей участков (без учета радиусов закругления переходной поверхности).
При расчете круглых фасонных резцов определяют радиусы R1,R2,R3 и т.д. окружностей, проходящих через узловые расчетные точки. При расчете призматических фасонных резцов определяются расстояния от узловых точек нормального фасонного профиля резца до некоторой произвольно выбранной координатной оси. Такая исходная координатная ось обычно проводится через точку или через базовую линию, которые находятся на высоте центра вращения детали.
Методика расчета профиля фасонных резцов.
Исходными данными для проектирования резца являются данные об обрабатываемой детали (материал и твердость, форма и размеры фасонного профиля, классы чистоты и точности).
Выбор конструкции фасонных резцов.
При выборе конструкции фасонного резца из быстрорежущей стали принимаются во внимание следующие соображения.
Стержневые фасонные резцы являются наиболее примитивной конструкцией этого вида резцов; они дешевы в изготовлении, но допускают небольшое количество переточек. Поэтому стержневые резцы целесообразно применять для изготовления небольших партий деталей при условии, что экономия вследствие применения фасонных резцов превышает стоимость их изготовления. Часто стержневые фасонные резцы применяются в качестве инструмента второго порядка, т.е. для изготовления режущих инструментов со сложным профилем.
Призматические фасонные резцы дороже в изготовлении, чем стержневые, но допускают значительно большее количество переточек. При прочих равных условиях стоимость обработки одной детали призматическим фасонным резцом ниже, чем стержневым; это возможно в условиях крупносерийного и массового производства.
Большим преимуществом призматических фасонных резцов с ласточкиным хвостом является высокая жесткость их крепления, благодаря чему они обеспечивают более высокую точность обработки по сравнению с круглыми фасонными резцами.
Круглые фасонные резцы как тела вращения удобны и дешевы в изготовлении, а количество допускаемых ими переточек велико; таким образом, расходы, приходящиеся на одну изготовленную деталь, при обработке круглыми фасонными резцами являются наименьшими. Вследствие этого фасонные резцы в условиях крупносерийного и массового производств получили наибольшее распространение. Другим важным преимуществом круглых фасонных резцов является удобство обработки ими внутренних поверхностей.
К их недостаткам относится:
· резкое уменьшение угла заострения по мере приближения режущих кромок к оси;
· искривления режущих кромок, возникающие при пересечении конических участков профиля резца передней плоскостью.
Фасонные резцы с напаянными твердосплавными пластинками, допускают многократное использование корпуса. Однако они не получили широкого распространения из-за трудностей технологического порядка.
Выбор конструктивных параметров фасонных резцов производится по таблицам (приложение 1 и 2) в зависимости от размеров фасонного профиля обрабатываемой детали. При этом основным параметром, влияющим на размеры резцов, является глубина фасонного профиля, которая определяется по формуле:
t max = r max - r min , (1.1)
где t max , r min ~ соответственно наибольший и наименьший радиусы
фасонного профиля детали.
При назначении диаметра резца руководствуются следующими соображениями. Для уменьшения расхода материала резца на одну обработанную
деталь всегда выгодно работать резцом наименьшего диаметра. Со всех других точек зрения желательно работать резцом возможно большего диаметра, так как:
· улучшается теплоотвод и появляется возможность увеличения
скорости резания;
· снижается трудоемкость изготовления резца, приходящаяся на одну деталь, вследствие повышения срока службы из-за увеличения количества переточек.
Вместе с тем, изготовление и эксплуатация фасонных резцов слишком большого диаметра вызывает ряд неудобств, вследствие чего резцы диаметром более 120 мм не применяют.
В таблице (приложение 1) приведены минимально допустимые значения радиусов резца, которые определяется глубиной обрабатываемого профиля и минимально необходимым диаметром оправки или хвостовика для его закрепления.
Длину призматических резцов желательно назначать наибольшей, чтобы увеличить количество допускаемых переточек, максимальная длина ограничивается возможностью закрепления резцов в державках и трудностью изготовления длинных фасонных поверхностей. Остальные размеры фасонных резцов зависят главным образом от глубины и ширины обрабатываемого профиля.
Существуют различные способы закрепления призматических фасонных резцов . В книге рекомендуются размеры призматических фасонных резцов с ласточкиным хвостом. Указанные в таблице (приложение 2) размеры ласточкиных хвостов используются отечественными заводами, выпускающими многошпиндельные токарные автоматы.
Выбор переднего и заднего углов.
Угол , соответствующий наиболее удаленному от оси резца участку фасонного профиля, выбирается в соответствии с механическими свойствами обрабатываемого материала по таблице (приложение 3). Общепринятым является выбор величины угла из стандартного ряда: 5, 8, 10, 12, 15, 20 и 25 градусов .
Следует иметь в виду, что передний угол не является постоянным на различно удаленных от оси детали участках фасонного профиля; по мере удаления рассматриваемых участков профиля от оси детали передние углы уменьшаются.
При наружной обработке фасонными резцами с >0, во избежание вибраций не следует допускать чрезмерного снижения режущих кромок по отношению к оси обрабатываемой детали, как установлено практикой, это снижение не должно превышать (0,1-0,2) наибольшего обрабатываемого радиуса детали. Поэтому выбранный по таблице угол должен быть проверен по формуле:
На станках, как правило, устанавливаются нормализованные державки, имеющие стандартную конструкцию, поэтому, задний угол принимается в пределах 8-15°.
Необходимо отметить, что у фасонных, резцов по мере удаления рассматриваемых точек профиля от оси обрабатываемой детали задние углы возрастают.
Для создания удовлетворительных условий резания, на всех участках режущего профиля, перпендикулярных проекции режущей кромки на основную плоскость, должны быть обеспечена задние углы, не менее 4-5°. Поэтому в процессе коррекционного расчета профиля резца производится уточнение задних углов на всех участках.
Коррекционный расчет профиля фасонного резца.
Коррегирование профиля может производиться графическим и графоаналитическим способами . Последний способ является наиболее простым и наглядным, поэтому он рекомендуется для использования.
Для выполнения расчета профиля резца, на профиле детали необходимо выбрать ряд узловых точек, которые, как правило, соответствуют точкам соединения элементарных участков профиля.
Расчет круглых и призматических резцов выполняется по различным формулам.
а) Порядок расчета профиля круглого фасонного резца (рисунок 1).
Через узловую точку 1 провести лучи под углами и и полученные точки пересечения 2 и 3 соединить с центром детали О1.
В прямоугольном треугольнике 1a01 определить катет aO1 по формуле:
Вычислить значения углов для остальных точек по зависимости:
Из треугольников 1a01 и 2a01 определить стороны (А1 и А2)
Рисунок 1 - Графическое определение профиля круглого фасонного резца.
Вычислить длины отрезков Сi
Сi+1 = Ai+1 – A1 (1.6)
hp = R1 * sin ; (1.7)
В1 = R1 * cos , (1.8)
где R1 - наружный радиус резца.
Определить длины по формуле
(1.9)
Вычислить значение радиусов резца, соответствующие узловой точке 2
Вычислить углы заострения в узловых точках резца
(1.12)
Минимально допустимыми значениями углов у круглых резцов являются: 40° при обработке меди и алюминия; 50° - при обработке автоматной стали; 60° - при обработке легированных сталей; 55° -при обработке чугуна.
Произвести проверку задних углов минимально допустимое значение (4-5°) в нормальных сечениях к проекциям режущих кромок на основную плоскость. Вычисление выполняется по формуле:
Определить значения как разности
(1.14)
Построить профиль фасонного резца в нормальном сечении N-N , приняв за начало координат точку 1. Координаты точек профиля резца соответствуют: 2 n ; 3 n и т.д.
б) Особенности расчета профиля призматического фасонного резца (смотри рисунок 2).
Рисунок 2 - Графическое определение профиля
призматического фасонного резца.
Расчет призматического резца выполняется в той же последовательности, что и круглого резца. После вычисления величины Ci необходимо определить размеры Pi, которые являются катетами прямоугольных треугольников 1а2
Таким образом, обобщенная формула для расчета радиуса произвольной точки профиля круглого фасонного резца имеет вид:
При расчете призматических резцов используется зависимость
Очертания угловых и радиусных участков
Профили фасонных деталей обычно состоят из расположенных под различными углами к их оси прямолинейных участков и участков, очерченных дугами окружностей. В связи с тем, что размеры глубины профиля резца искажаются по сравнению с соответствующими размерами профиля детали, угловые размеры его профиля также соответствующим образом меняются, а дуги окружностей превращаются в кривые линии, точные очертания которых могут быть заданы только расположением ряда достаточно близко отстоящих друг от друга точек.
Угловые размеры профиля резца (рисунок 3) определяют по формуле:
Рисунок 3 - Вычисление угловых размеров профиля фасонного резца.
где - угол профиля резца;
Измеренное перпендикулярно боковым плоскостям резца расстояние между узловыми точками.
Необходимость в определении формы криволинейных участков профиля резца по положению ряда его точек возникает сравнительно редко, так как в большинстве случаев с достаточной для практики точностью на рассчитываемом участке профиля резца проводят подобранную заменяющую дугу окружности.
Радиус и положение центра такой дуги определяют при решении общеизвестной задачи - проведение окружности через три заданные точки. Необходимые расчеты выполняют следующим образом (рисунок 4).
Рисунок 4 - Определение заменяющего радиуса профиля резца.
За начало координат 0 принимают одну из трех расположенных на криволинейном участке профиля резца узловых точек. Ось X проводят параллельно оси детали, а ось Y - перпендикулярно ей. Координаты X 0 и Y 0 центра "заменяющей" дуги окружности определяют по формулам:
(1.19)
где: x 1 - меньшая, a x 2 - большая координаты двух используемых
при расчете точек;
y 1 и y 2 - координаты точек I и 2;
(1.20)
Радиус этой дуги рассчитывают по формуле
При часто встречающемся симметричном расположении заменяющей дуги
расчет этих величин значительно упрощается (рисунок 4):
окружности расчет этих величин значительно упрощается:
Остается определить только и
Приведенные выше зависимости часто заменяют соответствующими графическими построениями. При условии выполнения таких построений в увеличенном масштабе и с достаточной точностью, они приводят к удовлетворительным для большинства случаев результатам.
Дополнительные режущие кромки фасонных резцов.
Кроме основной режущей части , создающей фасонные очертания обрабатываемой детали (рисунок 5), фасонный резец в большинстве случаев имеет дополнительные режущие кромки S 1 подготовляющие отрезку детали от прутка, и S 2 , обрабатывающие фаску или часть детали, срезаемую при подрезке.
Рисунок 5 - Дополнительные режущие кромки фасонных резцов.
При обработке фасок соответствующие режущие кромки должны иметь перекрытие S 3 , равное 1-2 мм, а резец должен заканчиваться упрочняющей частью S 4 шириной до 5-8 мм. Ширина под отрезку S 5 должна быть больше ширины режущей кромки отрезного резца. К дополнительным режущим кромкам фасонного резца предъявляются следующие требования:
1) Во избежание трения задних поверхностей резца о деталь дополнительные режущие кромки не должны иметь перпендикулярных к оси детали участков, а должны быть наклонены к ней под углом не менее 15°.
2) В целях облегчения установки подрезного или отрезного резцов желательно, чтобы дополнительные режущие кромки отмечали на обрабатываемой детали точное положение конечных контурных точек. Например, после обработки фасонным резцом детали, показанной на рисунке 5, легко установить подрезной резец по точке перегиба профиля , а отрезной по точке , в результате чего готовая деталь будет иметь заданную чертежом длину .
Таким образом, общая ширина резца определяется по формуле:
(1.23)
| |
Способы уменьшения трения на участках профиля,
перпендикулярных оси детали.
Существенным недостатком фасонных резцов основного типа является отсутствие у них необходимых задних углов на участках профиля, перпендикулярных оси детали (рисунок 6).
Рисунок 6 - Трение между деталью и резцом на участках,
перпендикулярных оси детали.
На таких участках происходит трение между торцовой плоскостью детали, ограниченной радиусами и , и площадкой боковой плоскости профиля резца.
Так как на подобных участках резания не происходит и кромки на них являются лишь вспомогательными, то работа в этих условиях при небольших глубинах и обработке хрупких металлов возможна, но всегда сопровождается повышенным износом резца и ухудшением качества обработанной поверхности. С увеличением глубины профиля и повышением вязкости материала обработка перпендикулярных оси детали участков профиля становится невозможной.
С целью уменьшения трения и износа участков резца, перпендикулярных оси, применяют поднутрение под углом 2-3° или оставляют на режущей кромке узкую ленточку (рисунок 7).
Рисунок 7 - Способы уменьшения трения на участках профиля,
перпендикулярных оси детали.
Вследствие указанных конструктивных изменений, боковая плоскость профиля резца занимает положение (вид в плане), при котором она выходит из соприкосновения с деталью.
Существуют и другие способы улучшения условий резания на участках профиля, перпендикулярных оси. К ним относятся: заточка на резцах дополнительных углов или поворот оси резца относительно оси детали .
Указание по выбору допусков на изготовление фасонных резцов.
При назначении допусков на изготовление фасонного резца необходимо, прежде всего, выбрать базовые поверхности детали (радиальные и осевые).
Различают внутренние и внешние базы. Положение внутренних баз относительно наружных определяется настройкой станка. Внешними базами служат ось и торец детали. За внутренние базы принимают те поверхности детали, размеры или расстояния которых заданы от внешних баз с наиболее высокой точностью.
Как показано на рисунке 8, от положения базовой поверхности БР, связанной радиальным базовым размером r Б c осью детали, являющейся для нее внешней базой обработки, непосредственно зависит только диаметр d Б.
Рисунок 8 - Технологический комплекс поверхностей обрабатываемых
фасонным резцом, внутренняя и внешняя базы обработки.
Поверхности I и П связаны с поверхностью Бр размерами глубины профиля. Внутренней осевой базой Б0 является здесь один из стыков поверхностей, связанный с внешней базой (торцем детали) осевым базовым размером l Б ; осевое положение узловых точек I и 2 (l1 и l2) относительно торца детали зависит от размера l Б и передаваемых резцом на деталь размеров, ширины профиля l 01 и l 02
Удобно следующим образом разделять размеры, используемые при проектировании и эксплуатации фасонных резцов:
· радиальные базовые размеры;
· размеры глубины профиля;
· осевые базовые размеры;
· размеры ширины профиля;
· размеры, характеризующие форму поверхностей.
Наладку фасонного резца в радиальном направлении на обработку заданной детали выполняют по базовому размеру (внутренней базе).
Получение базового размера детали может быть выполнена с определенной точностью, которая лимитируется допуском на наладку . Его можно принять равным .
Размеры глубины и ширины профиля детали вычисляются по формулам:
(1.24)
Размеры глубины профиля резца отличаются от соответствующих размеров профиля детали и вычисляются по аналогичным формулам с точностью до 0,01 мм, а размеры ширины отдельных участков профиля совпадают с размерами соответствующих участков профиля детали.
Допуск на глубину профиля детали определяется по формуле:
Для выбора допусков на глубины профиля резца используется формулагде - допуск на соответствующую глубину профиля детали;
Коэффициент искажения.
При определении допусков на размеры ширины профиля исходят из того, что ширины профиля резца равны ширинам профиля детали. Кроме того, отклонения от расчетных размеров геометрических параметров не оказывают влияния на ширину профиля. Поэтому, учитывая лишь компенсации эксплуатационных погрешностей, можно принять:
(1.27)
где - допуск на ширину профиля резца;
Допуск на ширину профиля изделия.
Допуски переднего и заднего углов влияют на отклонения глубины профиля резца. Установлено, что при равных отклонениях углов и ,
задний угол вызывает большие погрешности глубины профиля, чем передний. Поэтому рекомендуется выбирать величины допусков углов и одинаковыми по величине, но различными по знаку. Кроме того, знак допуска переднего угла следует брать положительным, а заднего - отрицательным.
Допуски на диаметры резца назначаются по формуле
Построение шаблонов для контроля профиля резцов.
По результатам коррекционных расчетов можно построить профили шаблонов для контроля точности шлифования фасонных поверхностей резцов. Для этого, через базовые поверхности или точки параллельно и перпендикулярно оси или базе крепления резца проводят координатную линию, от которой в перпендикулярных направлениях откладываются расстояния, определяющие относительное положение всех точек фасонного профиля. Расположение узловых точек по глубине фасонного профиля шаблона определяется расчетным путем, а осевые расстояния равны осевым расстояниям между одноименными узловыми точками фасонного профиля детали.
Для облегчения контрольных измерений точности изготовления фасонного профиля шаблонов целесообразно на исполнительных чертежах шаблонов, кроме координатных размеров, вычислить и указать углы наклона контурных участков, а также длины всех лезвий.
Допуски на точность изготовления заданных чертежом линейных размеров фасонного профиля шаблона 0,01 мм.
Контршаблон служит для проверки фасонного профиля шаблона. Размеры его профиля соответствуют размерам шаблона и отличаются точности изготовления. Допуски на точность изготовления контршаблона принимаются равными 50% от допусков на изготовление шаблона.
Так как контроль профиля резца шаблоном и профиля шаблона контршаблоном производится "на просвет", то рабочие участки шаблона и контршаблона выполняют в виде узкой полоски шириной 0,5-1,0 мм. В точках внутренних сопряжений участков фасонного профиля без закреплений выполняются отверстия или прямоугольные прорези с целью плотного контакта с измеряемой поверхностью.
Разработка и оформление исполнительных чертежей фасонных резцов.
На рабочих исполнительных чертежах фасонные резцы должны быть изображены в двух проекциях. Точные размеры резцов заданы чертежами шаблонов и поэтому повторная простановка размеров фасонного профиля на чертежах резцов не обязательна.
Для правильной ориентации фасонного профиля резца в процессе шлифования на исполнительных чертежах должны быть указаны диаметры или расстояния до базовых поверхностей от крайних узловых точек фасонного профиля резца.
Основными размерами, которые должны быть указаны на исполнительных чертежах фасонных резцов, являются: габаритные размеры, размеры базовых отверстий или поверхностей, глубина и угол заточки, диаметр контрольной окружности на торце круглых резцов, если она предусмотрена расчетом, размеры крепежного венца.
Чтобы исключить в процессе работы возможность поворота круглых фасонных резцов на оправках, на торцах резцов изготовляют либо кольцевые пояски с рифлениями прямоугольного сечения, либо отверстия под штифт.
Штифт вставляется в отверстие резца, а рифления, как в первом, так и во втором варианте исполнения, соприкасаются с рифленым пояском стоек, в которых закреплены резцы. Шаг зубцов рифлений 3-4 мм. Существует способ закрепления с помощью клиновых канавок .
На круглых резцах малых диаметров, срезающих стружку малого сечения, никаких конструктивных мероприятий, предупреждающих поворот резцов, не делается; резцы крепятся только за счет сил трения.
Длина призматических резцов должна быть 75-100 мм, чтобы резец можно было перетачивать много раз. Однако окончательная длина резца должна быть согласована с местом его установки на станке. Для точной установки резца на высоте центра детали и увеличения устойчивости резца в рабочем положении в его нижней части изготавливают отверстие для регулировочной шпильки.
Проектирование протяжек
Общие указания
Приступая к разработке конструкции протяжки, конструктор должен иметь четкое представление о том, каким требованиям должна удовлетворять проектируемая протяжка. В зависимости от конкретных производственных условий требования бывают различными. В одних случаях требуется, чтобы протяжка имела наибольшую стойкость, в других - чтобы она обеспечивала наименьшую шероховатость и наибольшую точность, в третьих - нужно, чтобы протяжка имела наименьшую длину (иногда даже ограниченную конкретным размером). Протяжки, удовлетворяющие одним из этих требований, могут не удовлетворять другим. Например, протяжки для обработки особо точных отверстий с высоким классом чистоты поверхности должны иметь большое число чистовых зубьев и работать с малыми подачами. Часто чистовая часть протяжки в этом случае оказывается длиннее черновой. Поэтому такие протяжки не могут быть короткими.
При использовании излагаемой ниже методики можно проектировать протяжки, удовлетворяющие различным требованиям. Однако, в зависимости от конкретных производственных условий и требований, предъявляемых к детали, конструктор, используя данные рекомендации, может дополнять или изменять исходные величины, приведенные в таблицах.
Так, в случае высоких требований к шероховатости детали, конструктор должен увеличить число чистовых зубьев по сравнению с числом зубьев, приведенным в соответствующей таблице. При этом не допускать больших подач на черновых зубьях, выбирая из просчитанных вариантов такой, в котором подачи будут наименьшими.
При конструировании протяжек большое внимание необходимо уделять выбору оптимального варианта схемы резания, так как плавность работы, нормальное размещение или отвод стружки, стойкость и др. эксплуатационные качества инструмента во многом зависят от принятой схемы резания.
Методика расчета протяжек различных типов во многом аналогична за исключением расчета некоторых конструктивных элементов.
Методика проектирования круглых протяжек .
Исходными данными для проектирования протяжки являются:
а) данные об обрабатываемой детали (материал и твердость, размеры отверстия до и после протягивания, длина обработки, класс чистоты и точность обработки, а также другие технические требования к детали);
б) характеристика станка (тип, модель, тяговое усилие и мощность привода, диапазон скоростей, длина хода штока, тип патрона) ;
в) характер производства;
г) степень автоматизации и механизации производства.
Выбор материала протяжки.
Проектирование протяжки начинается с выбора материала протяжки. При этом необходимо учитывать:
· свойств обрабатываемого материала,
· вида протяжки,
· характера производства,
· класс чистоты и точности поверхности детали (приложение 6).
Для стали, руководствуясь приложением 5, предварительно устанавливают, к какой группе обрабатываемости относится сталь заданной марки. Если стали заданной марки в приложении 5 нет, то она относится к той группе обрабатываемости, в которой находится марка стали, наиболее близкая к ней по химическому составу и твердости, либо по физико-механическим свойствам.
Выбор способа соединения тела протяжки и хвостовика
Протяжки по своей конструкции могут быть: цельными, сварными и сборными. Все протяжки из стали ХВГ изготовляются цельными, независимо от их диаметра.
Рисунок 11 - Режущая часть протяжки с подъемом на каждый зуб
а) общий вид; б) продольный профиль черновых и чистовых зубьев; в) продольный профиль калибрующих зубьев; г) поперечный профиль черновых зубьев; д) варианты выполнения канавок для разделения стружки.
Протяжки же из быстрорежущей стали марок Р6М5, Р9, P18 должны изготавливаться цельными когда их диаметр ; сварными с хвостовиком, из стали 45Х если 
; сварными или с ввертышем из стали 45Х, если D>40 мм.
Сварка хвостовика со стержнем протяжки производится по шейке на расстоянии 15-25 мм от начала переходного конуса.
Рисунок 12 Режущая часть протяжки переменного резания .
а) общий вид режущей части (I-черновые зубья; П- переходные зубья; Ш- чистовые зубья; IV- калибрующие зубья);
б) продольный профиль зубьев;
в) поперечный профиль черновых и переходных зубьев (1-прорезной зуб; 2-зачищающий зуб);
г) поперечный профиль чистовых секционных зубьев;
д) поперечный профиль чистовых зубьев (3-второй зуб второй секции; 4-первый зуб второй секции; 5-второй зуб первой секции; 6-первый зуб первой секции).
Тип хвостовика выбирается в зависимости от вида патрона, имеющегося на протяжном станке. Размеры хвостовиков приведены в приложении 7.
Для того чтобы хвостовик свободно проходил через отверстие, предварительно подготовленное в детали, и чтобы он в то же время был достаточно прочным, диаметр его выбирают по таблицам ближайшим меньшим к диаметру отверстия детали до протягивания. Если выбранному диаметру хвостовика соответствует усилие протягивания, допустимое по условию его прочности, значительно большее, чем тяговое усилие станка Q, то диаметр хвостовика можно уменьшить по конструктивным соображениям.
Выбор переднего и заднего углов. Передний угол (приложение 8) назначается в зависимости от обрабатываемого материала и вида зубьев (черновые и переходные, чистовые и калибрующие).
Определение припуска под протягивание производится по формуле:
(2.1)
где - наибольший размер обрабатываемого отверстия,
(2.2)
где - наименьший размер предварительного подготовленного отверстия; допуск на диаметр отверстия.
Определение подъема на зуб.
Для протяжек, работающих по профильной схеме резания, подъем на зуб делается одинаковым для всех режущих зубьев (приложение 9). На последних двух-трех режущих зубьях подъем постепенно уменьшается в направлении к калибрующим зубьям.
У протяжек переменного резания подъем черновых зубьев определяется по стойкости. Стойкость протяжки определяется стойкостью ее чистовой части; стойкость черновой части должна быть равна или должна быть несколько больше но, ни в коем случае не меньше стойкости чистовой части.
Обычно подъемы на зубьях чистовой части составляют 0,01-0,02 мм на диаметр. Меньшие значения подъемов применяются редко из-за трудностей их выполнения и контроля. В связи с тем, что чистовая часть протяжек переменного резания имеет два типа зубьев: первый - с подъемом на каждый зуб (рисунок 14,а) и второй - (рисунок 14,6) с подъемом на секцию из двух зубьев, при одном и том же подъеме на диаметр толщина получается разной.
Рисунок 14-Толщина среза чистовой части протяжки переменного резания.
При подъеме на каждый зуб толщина среза равна удвоенной величине подъема на сторону, т.е. . При секционном же построении зубьев она равна подъему, т.е. . Подачи, рекомендуемые для чистовых зубьев протяжек переменного резания, указаны в приложении 10. Скорости резания в зависимости от свойств обрабатываемого материала, чистоты и точности обработки указаны в приложении 11. В зависимости от выбранной скорости резания по номограммам (приложение 12) определяет стойкость чистовой части протяжки. Если для конкретных условий эта стойкость окажется недостаточной, ее можно увеличить, снизив ранее выбранную скорость резания. Затем по стойкости, найденной для чистовых зубьев, и принятой скорости резания находят толщину среза черновых зубьев.
Определение глубины стружечной канавки, смотри рисунки 11, 12, 13.
производится по формуле:
(2.3)
где - длина протягивания;
Коэффициент заполнения стружечной канавки выбирается по приложению 13.
Для обеспечения достаточной жесткости протяжки, имеющей диаметр сечения по дну стружечной канавки менее 40 мм, необходимо чтобы глубина стружечной канавки не превышала 
.
Параметры профиля режущих зубьев в осевом сечении выбираются в зависимости от глубины стружечных канавок для одинарных протяжек в приложении 13, а для протяжек переменного резания в приложения 14.
Так как одному профилю в приложении 14 соответствует несколько значений шага, то берется меньший из них.
Примечание: С целью получения лучшего качества обработанной поверхности шаг режущих зубьев одинарных протяжек делается переменным и равным
Наибольшее число одновременно работающих зубьев вычисляется по формуле:
Полученная при расчете дробная часть отбрасывается.
Определение максимально допустимой силы резания
Сила резания ограничивается тяговым усилием станка или прочностью протяжки в опасных сечениях – по хвостовику или по впадине перед первым зубом . Наименьшее из этих усилий должно приниматься в качестве максимально допустимой силы резания .
Значения , и определяются следующим образом.
Расчетное тяговое усилие станка , учитывающее КПД станка, обычно принимается равным:
(2.5)
где - тяговое усилие по паспортным данным станка (приложение 15).
Сила резания, допускаемая прочностью хвостовика на разрыв в сечении (приложения 7), определяется по формуле:
(2.6)
где - площадь опасного сечения.
Значения выбираются в зависимости от материала хвостовика: для сталей Р6М5, Р9 и PI8- = 400 МПа для сталей ХВГ и 45Х- =300 МПа. Сила резания, допускаемая прочностью опасного сечения режущей части определяется по формуле:
(2.7)
где - диаметр опасного сечения
Для протяжек из сталей Р6М5, Р9 и PI8 диаметром до 15 мм рекомендуется
400...500 МПа;
диаметром свыше 15 мм = З5О...400 МПа;
для протяжек из стали ХВГ (все диаметры) = 250 МПа.
Определение осевой силы резания при протягивании.
Осуществляется по формуле:
где 
- смотри приложение 16.
Диаметр отверстия после протягивание.
При проектировании одинарной протяжки полученное значение сравнивается с тяговым усилием станка , с силами резания, допускаемыми прочностью протяжки в опасном сечении и по прочности хвостовика .
При проектировании групповой протяжки вычисленная по формуле (2.9) сила резания используется для расчета числа зубьев в секции:
И назначаются только для групповых протяжек по приложению 10.
Определение диаметра передней направляющей части осуществляется по диаметру отверстия до протягивания с отклонениями по посадкам f7 или e8.
Определение размеров режущих зубьев.
У одинарных протяжек диаметр первого зуба принимается равным диаметру передней направляющей части, диаметр каждого последующего зуба увеличивается на SZ.
На последних режущих зубьях подъем на зуб постепенно уменьшается. Диаметры этих зубьев соответственно 1,2SZ и 0,8SZ.
У протяжек переменного резания первые зубья черновой и переходной секций называются прорезными, а последние называются зачищающими. Каждый из зубьев срезает слой материала одинаковой ширины с одинаковым подъемом SZ.
Зачищающий зуб выполняется цилиндрической формы диаметром на ()мм меньше, чем диаметр прорезных зубьев. Допуск на диаметр режущих зубьев назначается
Вычисление числа режущих зубьев у одинарных протяжек выполняется по формуле:
(2.13)
Число калибрующих зубьев принимается .
Число секций черновых зубьев у протяжек переменного резания определяется по формуле:
Если при вычислении получается дробным число, то оно округляется до ближайшего меньшего целого числа. При этом остается часть припуска, которую называют остаточным припуском , его определяют по формуле:
(2.15)
В зависимости от величины, остаточной припуск может быть отнесен к черновой, переходной или чистовой части. Если половина остаточного припуска превышает величину подъема зубьев на сторону первой переходной секции, то для срезания ее назначается одна дополнительная секция черновых зубьев. Подъем зубьев на переходной части выбирается из приложения 10.
Если половина остаточного припуска меньше величины подъема на сторону первой переходной секции, но не меньше 0,02-0,03 мм, то остаточный припуск переносится на чистовые зубья, число которых соответственно увеличивается. Микронная часть остаточного припуска переносится на последние чистовые зубья.
Таким образом, число черновых зубьев:
Числа переходных, чистовых и калибрующих зубьев выбирают по приложению 10 и корректируют в зависимости от распределения остаточного припуска. Общее число зубьев протяжки:
| |
Шаг калибрующих зубьев у одинарных цилиндрических протяжек принимается равным:
(t определяется по таблице приложения 13).
У протяжек переменного резания средние значения шага чистовых и калибрующих зубьев определяются из условия (приложение 14):
. (2.19)
Полученные величины шага округляются до табличных значений.
Первый шаг чистовой части (между первым и вторым зубьями) имеет большее значение. Переменность шагов переходит с чистовой на калибрующую часть в любой последовательности.
Определение конструктивных размеров задней направляющей части.
Дня цилиндрических протяжек задняя направляющая часть имеет форму цилиндра диаметром, равным наименьшему диаметру протянутого отверстия.
Примечание: У длинных и тяжелых протяжек, поддерживаемых в работе люнетом, определяют диаметр задней опорной цапфы.
Определение расстояния до первого зуба протяжки по формуле:
где - длина хвостовика (приложение 7); , то делают комплект протяжек. Общее число режущих зубьев делится на принятое число проходов таким образом, чтобы длины протяжек каждого прохода были равными. Диаметр первого режущего зуба протяжки данного прохода принимается равным диаметру калибрующих зубьев у протяжки предыдущего прохода.
Назначение конструктивных элементов стружкоразделительных канавок у одинарных протяжек производится по приложению 17, а у протяжек переменного резания конструктивные элементы для разделения стружки рассчитываются в следующем порядке.
Весь периметр стружки срезаемой одной секцией, разделяется на равные части между зубьями секции. На каждый зуб секции приходится часть периметра, равная:
Число режущих секторов, а значит, и выкружек определяется по формуле:
где Б - ширина режущего сектора, которую рекомендуется
определять по формуле:
(2.27)
Ширина выкружек определяется по формуле:
(2.28)
Число выкружек для чистовых зубьев можно рассчитать по следующей формуле (с округлением полученных результатов до ближайшего четного числа):
На последней переходной секции и на всех чистовых зубьях для обеспечения перекрытия выкружек режущими секторами последующих зубьев ширина выкружек принимается на 2-3 мм меньше, чем на первых секциях переходных зубьев, т.е.
При секционном построении чистовых зубьев диаметры их (внутри одной секции) выбираются одинаковыми. Это же относится к последней секции переходных зубьев.
Радиус выкружек назначается в зависимости от ширины выкружки и диаметра протяжки (приложение 18).
Выкружки на чистовых зубьях и на последней секции переходных зубьев наносятся на каждом зубе и располагаются в шахматном порядке относительно предыдущего зуба. Если протяжка имеет одну переходную секцию, то она строится как последняя переходная.
Методика проектирования шлицевых протяжек.
Различают три типа шлицевых протяжек: типа А, тип Б и тип В. У протяжек типа А зубья располагаются в следующем порядке: круглые, фасочные, шлицевые; у протяжек типа Б: круглые, фасочные, шлицевые; у протяжек типа B: фасочные, шлицевые, а круглые отсутствуют.
Для расчета протяжки задают (рисунок 15): диаметр отверстия до протягивания D0, наружный диаметр шлицев D, внутренний диаметр шлицев d , число шлицев n, ширину шлицев В, размер шлицев m и угол фаски у внутреннего диаметра шлицевых пазов (если чертежом не заданы, то конструктор назначает сам). Характер производства, материал детали, твердость, длину протягивания l, требуемую шероховатость поверхностей и другие технические требования, а также модель, тяговое усилие Q станка и ход штока.
Последовательность расчета такая же, как и при проектировании круглых протяжек. Однако, учитывая конструктивные особенности шлицевого профиля, дополнительно выполняют следующие расчеты.
Определение наибольших значений режущих кромок (рисунок 16) фасочных, шлицевых и круглых зубьев.
Длина режущих кромок на фасонных зубьях приближенно определяется по формулам: для протяжек типа А
Рисунок 15 - Геометрические параметры исходного профиля шлицевой детали.
Для протяжек типа В и В
