Дом, дизайн, ремонт, декор. Двор и сад. Своими руками

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.

3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗЦОВ

Резцы с фасонной режущей кромкой применяются для образования поверхностей тел вращения и призматических деталей, поверхностей, имеющих в качестве образующих линию, представляющую сочетание участков прямых и кривых.

Получение фасонной поверхности детали возможно путем раздельной обработки каждого из участков ее образующей при помощи резцов, фрез, шлифовальных кругов, но при непременном условии такого их (участков) взаимного расположения, которое обеспечивает получение заданного профиля образующей поверхности детали с требуемой точностью. Данный вариант обработки имеет ряд недостатков: пониженную производительность процесса, трудность получения требуемого расположения обработанных участков, т.е. точности профиля образующей обработанной детали, и, наконец, необходимость использования труда рабочего повышенной квалификации. Это ограничивает его применение: он используется в условиях единичного производства деталей или в случаях, когда невозможно получить одновременно профиль из-за его сложности, увеличенного периметра и других причин.

Фасонные поверхности призматических деталей могут быть обработаны одновременно по всему профилю их образующей фрезерованием, протягиванием, шлифованием, строганием фасонным резцом. Последний способ как малопроизводительный применяется редко. Некоторые его особенности позволяют успешно использовать строгальные фасонные резцы при получении простых фасонных поверхностей значительной длины.

Получение образующей фасонной поверхности тел вращения одновременно по всему периметру используется в серийном и массовом производствах. Этот вариант профилирования обеспечивает, по сравнению с вариантом профилирования по участкам, повышение производительности обработки, повышение точности профиля деталей и их идентичность по профилю, что осуществляется при помощи фасонных инструментов: фрез, протяжек, шлифовальных кругов, фасонных резцов. Каждый из этих способов имеет свои особенности и показатели производительности, точности, стоимости и другие данные в зависимости от условий, в которых они применяются.

В машиностроении имеются детали таких размеров и такие процессы их производства, при которых оказывается нецелесообразным применение фрезерования, протягивания и шлифования и предпочтительным является использование фасонных резцов. Точно изготовленные фасонные резцы при правильной установке их на станках обеспечивают высокую производительность, точность формы и размеров обработанных деталей по IT8…IT12 и поверхность с = 0,63…2,5 мкм. Они имеют также и такие преимущества, как: малая металлоемкость конструкции, большой срок службы, простота заточки и переточки, технологичность конструкции, относительно невысокая стоимость, они не требуют при эксплуатации рабочих высокой квалификации. Применяются фасонные резцы на токарных, револьверных станках и станках-автоматах, т.е. на тех же станках, на которых предварительно обрабатываются такие детали. Наличие шлифовальных станков для профилирования фасонных резцов повышает технологичность их изготовления и способствует более широкому использованию.

Как и другие металлорежущие инструменты, фасонные резцы характеризуются рядом признаков, которые используются для их классификации. Фасонные резцы можно разделить на следующие группы: по форме – резцы стержневые, призматические и круглые; по виду обрабатываемой поверхности – наружные и внутренние; по установке относительно обрабатываемой детали и направления движения подачи – радиальные и тангенциальные; по расположению резца относительно детали – с параллельным и с повернутым под углом расположением осей или базы измерения; по расположению передней поверхности – без наклона (λ = 0) или с наклоном под углом λ ; по форме образующих фасонных поверхностей – кольцевые и винтовые.

Геометрические параметры режущей части фасонных резцов выбираются в зависимости от обрабатываемого материала. Передний угол у фасонных резцов получается путем заточки передней поверхности. Для алюминия и красной меди передний угол = 20...25°, для бронзы, свинцовой латуни = 0...5°, для стали с
до 500 МПа (НВ до 150 ед.) = 20...25° с
= 500...800 МПа (НВ 150...235) = 15...20° с
= 800...1000 МПа (НВ 235...290) = 10...15°, для чугуна с НВ до 150 ед. = 15° с НВ свыше 150 ед. = 10...12°. Задний угол
выбирается равным 8...15° в зависимости от конфигурации профиля и типа резца.

Для образования заднего угла круглого фасонного резца вершина его должна быть расположена ниже оси основания h . Величина смещения:
, где
– наибольший диаметр резца (выбирается по табл. 2.1).

Задний угол призматического резца получается за счет соответствующей установки в державке. Величина переднего и заднего
углов выбирается для наружных участков режущих кромок фасонных резцов, обрабатывающих минимальный диаметр у профиля детали. Для всех остальных точек режущей кромки величина переднего угла с увеличением обрабатываемого диаметра уменьшается, а заднего угла увеличивается.

Участки профиля резца, перпендикулярные к оси детали, имеют угол
, равный нулю. Для избежания сильного трения и улучшения условий резания в соответствующих участках режущих кромок у фасонного резца делают поднутрение с дополнительным углом в плане
или оставляют ленточки на небольшом участке профиля резца (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Улучшение условий резания неблагоприятно

расположенными участками режущей кромки фасонного резца

Задний угол
в произвольной точке Х в сечении N-N, перпендикулярном к режущей плоскости резца, определяется по формуле

где
– угол между касательной к профилю резца рассматриваемой точки и прямой, перпендикулярной к оси детали. Угол
определяется аналитическим методом или графическим путем.

2.1.6. Коррекционный расчет профиля фасонного резца

Коррекционный расчет профиля фасонного резца рассмотрен на примере резца с
и
. Целью коррекционного расчета является определение расстояний узловых точек до базовой поверхности. Порядок расчетов для круглого фасонного резца, реализуемый на ЭВМ, следующий (рис. 2.3).

Расстояние узловых точек до базовой поверхности (условно за базовую принята поверхность, соответствующая узловой точке 1) (рис. 2.4) определяется как:

Рис. 2.3. Схема коррекционного расчета круглого фасонного резца

Рис. 2.4. Схема коррекционного расчета призматического

фасонного резца

Для любой точки профиля Х:

Порядок расчета величин ...
и
при коррекционном расчете призматических фасонных резцов аналогичен. Далее определяются расстояния
(рис. 2.5) от узловых точек до задней поверхности, соответствующей 0 точке, и задние углы:
;
;
;
;
. Расстояние узловых точек до базовой поверхности (условно за базовую принята поверхность 1) определяется по формуле

Рис. 2.5. Схема расчета расстояний узловых точек

от базовой поверхности

2.1.7. Назначение допусков на размеры профиля фасонного резца, шаблона и контршаблона

При назначении допусков на размеры профиля фасонного резца следует помнить, что величины
являются замыкающими звеньями размерной цепи. Допуск на эти размеры принимается равным 1/2....1/3 допуска на соответствующие замыкающие звенья профиля детали. Например, за базовую поверхность принята поверхность резца, обрабатывающая поверхность детали с
мм. Высота профиля детали, соответствующая узловой точке 2, с
мм равна;
мм. Допуск на расстояниеузловой точки 2 резца от базовой поверхности будет равен (1/2....1/3) от величины±0,12, т.е. 0,06...0,04 мм.

Шаблоны и контршаблоны для комплексной проверки профиля фасонных резцов проектируются как профильные калибры, контролирующие на просвет.

При контроле на просвет шаблон, имеющий негативный профиль резца, прикладывается к нему так, чтобы базовые поверхности профиля шаблона и резца плотно прилегали друг к другу, а на остальных поверхностях при этом должен образоваться просвет. Величина его не должна превышать допуск на размер соответствующего элемента профиля резца.

Если на каком-либо участке профиля величина просвета больше допуска или равна нулю (профиль шаблона касается профиля резца), это свидетельствует о том, что на данном участке профиль резца выполнен с недопустимым отклонением и размер профиля на этом участке подлежит проверке на микроскопе или иным универсально-измерительным средством.

Допуски на линейные размеры у шаблонов задаются в тело шаблона, а у контршаблонов симметрично. Величина этих допусков принимается равной у шаблонов от 1/2...1/3 поля допуска соответствующих размеров профиля резца и соответственно у контршаблонов от 1/2...1/3 от поля допуска соответствующих размеров профиля шаблона. Однако, учитывая возможности инструментального производства, они не должны быть меньше допусков, указанных в табл. 2.2.

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)

3) Режущая кромка, подготовляющая отрезку, не должна выступать за пределы рабочего профиля резца, т.е.

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 фор­мула

где - 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

червячный фреза режущий

Исходные данные: Рисунок 54, вариант 9

Рисунок 1.1 Эскиз изготовляемой детали.

Марка материала прутка Латунь Л62: ув = 380 МПа;

Тип резца - круглый.

Рассчитываем высотные размеры профиля в узловых точках на детали по формулам:

t2 = (d2 - d1)/2; (1.1)

t3 = (d3 - d1)/2; (1.2)

t4 = (d4 - d1)/2; (1.3)

где d1, d2, d3, d4 - диаметры обработанных поверхностей на детали.

t2 = (24-20)/2 = 2 мм;

t3 = (28-20)/2 = 4 мм;

t4 = (36-20)/2 = 8 мм;

tmax = t4, мм.

Выберем габаритные и конструктивные размеры резца по таблице 1 , величины переднего г и заднего б углов резца по таблице 3 .

Таблица 1.1 Габаритные и конструктивные размеры

Таблица 1.2 Величины переднего и заднего углов

Латунь Л62

Рассчитаем для каждой узловой точки высотные размеры профиля резца, измеренные вдоль передней поверхности.

xi = (ri·cos(г - гi) - r1)/cos г; (1.4)

где ri - радиусы узловых точек на профиле детали;

г - величина переднего угла в базовой точке 1;

гi - величины передних углов для расчетных точек на профиле режущей кромки резца.

sin гi = (ri-1/ri) · sin г; (1.5)

sin г2 = (r1/r2) · sin г = (10/12) · sin3 = 0,04361;

г2 = 2,5? = 2?30ґ;

sin г3 = (r1/r3) · sin г = (10/14) · sin3 = 0,03738;

г3 = 2,14? = 19?8ґ;

sin г4 = (r1/r4) · sin г = (10/18) · sin3 = 0,02908;

г3 = 1,67? = 19?40ґ;

х2 = (r2·cos(г-г2)-r1)/cosг = (12·cos(3-2,5)-10)/cos3 = 2,0023 мм;

х3 = (r3·cos(г-г3)-r1)/cosг = (14·cos(3-2,14)-10)/cos3 = 4,004 мм;

х4 = (r4·cos(г-г4)-r1)/cosг = (18·cos(3-1,67)-10)/cos3 = 8,0061 мм;

Рассчитаем высотные размеры профиля резца, необходимые для его изготовления и контроля.

Высотные размеры профиля для каждой узловой точки задаем в радиальном сечении.

Тi = R1 - Ri; (1.6)

Где R1 ,Ri - радиусы окружностей, проходящих через узловые точки профиля резца

Ri= (R12+xi2-2 R1xicos(б+ г))1/2 (1.7)

R2= (R12+x22-2 R1x2cos(б+ г))1/2=(252+2,00232-2 25 2,0023 cos(10+3))1/2=23,0534 мм;

R3= (R12+x32-2 R1x3cos(б+ г))1/2=(252+4,0042-2 25 4,004 cos(10+3))1/2=21,118 мм;

R4= (R12+x42-2 R1x4cos(б+ г))1/2=(252+8,0061 2-2 25 8,0061 cos(10+3))1/2=17,293 мм;

Т2 = R1 - R2=25-23,0534=1,9466;

Т3 = R1 - R3=25-21,118 =3,882;

Т4 = R1 - R4=25-17,293 =7,707;

Проверим результаты аналитического расчета величин Т2, Т3 ,Т4 графическим построением профиля резца.

• 1) Вычертим деталь в двух проекциях на координатных плоскостях V и H. Плоскость V-вертикальная, проходит перпендикулярно оси детали, плоскость H-горизонтальная, совпадает с направлением подачи резца.
• 2) Обозначим на проекциях детали узловые точки профиля цифрами 1,2,3,4.
• 3) Вычертим на плоскости V контуры проекций передней и задней поверхностей резца. Проекция передней поверхности круглого резца - прямая линия 1`Р, проведенная из точки 1` под углом г к горизонтальной осевой линии детали. Проекция задней поверхности круглого резца - окружности радиусов R1,R2,R3,R4 проведенные из центра Ор через точки пересечения линии 1`Р с контурными окружностями профиля детали. Центр резца Ор лежит на линии 1`О, проведенной из точки 1` под углом б к горизонтальной осевой линии детали на расстоянии, равном радиусу R1,т.е. 1`О = R1.
• 4) Вычертим на координатной плоскости H профиль резца в нормальном сечении, для чего:
  • а) выберем произвольно центр О1 пересечения следов плоскостей N и H;
  • б) из центра О1 проведем прямую NN, радиально направленную;
  • в) перенесем с помощью циркуля высотные размеры профиля резца из плоскости V на плоскость H.
• 5) Замерим на чертеже высотные размеры каждой узловой точки профиля резца Т2, Т3,T4 и разделим полученные величины на принятый масштаб графического профилирования резца, результаты занесем в таблицу и сопоставим с результатами аналитического расчета.

Таблица 1.3

Определяем размеры дополнительных режущих кромок.

Дополнительные режущие кромки подготавливают отрезку детали от прутка. Высота кромок не должна быть больше высоты рабочего профиля резца, ширина равна ширине режущей кромки отрезного резца.

b = tmax + (5…12) = 5 + 12 = 17 мм

Lр = lд + b1 + c1 + c2 + f = 55 + 3 + 2 + 2 + 2 = 64 мм

размеры: b1?2 мм, с1 = 2 мм, с2 = 2 мм, f = 2 мм.

Принимаем b = 6 мм, b1 = 3 мм, с1 = 2 мм, с2 = 2 мм, f = 2 мм.

Для уменьшения трения резца о заготовку на участках профиля перпендикулярных оси детали затачиваем угол равный 3?.

Разрабатываем чертёж шаблона и контршаблона для проверки профиля резца на просвет.

Профиль шаблона представляет собою негативный профиль резца. Высотные размеры профиля шаблона равны соответствующим высотным размерам профиля резца. Осевые размеры между узловыми точками профиля детали. Для построения шаблона необходимо через узловую базовую точку 1 провести координатную горизонтальную линию, от которой в направлениях, перпендикулярных к ней, отложить высотные размеры профиля резца. Допуск на изготовление высотных размеров профиля шаблона ±0,01, линейных +0,02…0,03.

Ширина шаблона

Lш = LР + 2· f = 64 + 2·2 = 68 мм; (1.17)

где: LР - ширина резца; f = 2 мм.

Рисунок 1.2. Дополнительные режущие кромки фасонных резцов

Рисунок 1.3 Шаблон и контршаблон

Рисунок 1.4 Резец фасонный призматический