Проектирование режущих инструментов

1.Расчет и проектирование фасонного резца.

1.1.Общие сведения. 

     Фасонным  называют резец, режущие кромки которого имеют форму, определяющуюся формой профиля детали. Они обеспечивают высокую производительность, однородность формы профиля и точность размеров обрабатываемых деталей и применяются в крупносерийном и массовом производствах.

     Фасонные  резцы можно разделить на следующие  группы:

     - по форме: круглые, призматические, стержневые;

     - по установке относительно детали  призматические резцы разделяются  на резцы с радиально расположенной кромкой и тангенциальные;

     - по расположению оси: с параллельным  расположением оси по отношению  к оси детали и наклонным  расположением оси или базы  крепления;

     - по форме образующей поверхности:  круглые резцы с кольцевыми  образующими, круглые с винтовыми образующими, призматические с плоскими образующими.  [3, с.184]

     В современном машиностроении для  точения фасонных поверхностей применяют  преимущественно радиальные призматические и круглые фасонные резцы; менее  распространены тангенциальные и обкаточные фасонные резцы.

      Призматические резцы применяются  для обработки наружных поверхностей, обладают повышенной жесткостью и надежностью  крепления, повышенной точностью обработки, лучше отводят теплоту, проще  в установке на станках по сравнению с круглыми.

     Круглые (дисковые) резцы применяются для  обработки наружных и внутренних поверхностей, они более технологичны при изготовлении, но сложнее в установке, имеют большее количество переточек и повышенный  

срок  службы по сравнению с призматическими.

     Для закрепления круглых  фасонных резцов в державку у торцовых поверхностей этих резцов предусматривают рифления, отверстия под штифт, или пазы на торце.

     Радиальные  фасонные резцы имеют подачу, направленную по радиусу, а тангенциальные — подачу, направленную по касательной к внутренней поверхности детали. В производстве наибольшее распространение получили фасонные резцы с радиальной подачей, так как они проще в эксплуатации и настройке.

     По  сравнению с обычными фасонные резцы  обеспечивают:

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

     2) высокую производительность благодаря  большой экономии машинного времени,  связанной с сокращением пути  резания, и вспомогательного времени, требуемого на установку и наладку резца при его смене;

     3) высокую долговечность благодаря  большому количеству допускаемых  переточек;

     4) меньшее количество брака;

     5) простоту заточки.

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

     Материал  заготовки –сталь 20,  σ_в= 400МПа (≈40 кгс/мм²). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.2.Графический  способ определения  профиля резца. 

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

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

     3. Проектируем полученные точки 1, 2, 3, 4, 5, 6 профиля заготовки на  горизонтальную ось, проходящую через центр заготовки О ( точки 1^/-2^/, 3^/- 4^/, 5^/- 6^/), через которые проводим соответствующие окружности, равные r_1-2, r_3-4,, r_5-6.

     4. Из точки 1' (А') проводим линию (след) передней поверхности лезвия резца под углом у и линию (след) задней поверхности под углом а.

     5. Обозначаем точки пересечения соответствующих окружностей резцов r_1-2, r_3-4,, r_5-6. с линией передней поверхности резца через А_1-2, А _3-4, А _5-6.

      6.Из этих точек проводим линии, параллельные задней поверхности резца.

         7. Строим профиль резца в нормальном сечении, т.е в сечении, перпендикулярном к его задней поверхности (сечение А А): проводим линию ММ; откладываем от этой линии осевые размеры l_1, l_2, l_3, l₄ и l₅ которые соответствуют осевым размерам обрабатываемой заготовки; откладываем на горизонтальных линиях, параллельных линии ММ, отрезки, равные расстояниям между линиями, параллельными задней поверхности резца, находим точки /", 2", 3", 4", 5", 6" и, соединяя их прямыми, получаем профиль резца в нормальном сечении.

    8. Построение шаблона и контршаблона  для контроля фасонного профиля  резца сводится к переносу  всех отрезков 1"-2", 1"-3", 1"-4" и 1"-5" относительно узловой контурной точки   1".

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

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

     11. Если передний угол лезвия  γ=0, то профиль фасонного призматического резца строится в том же порядке, только линия передней поверхности будет горизонтальна, т.е. точки 1'-2 ', 3 '-4 ', 5'-6' совпадут с точками А_1-2, А _3-4 и А _5-6.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.3.Аналитический расчет профиля резца.

       

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

     2. Размеры дополнительных режущих  кромок под отрезание и подрезание  принимаем: b₁=1мм, b=7мм, с=0мм, φ₁=15⁰, φ_фас=45⁰.

     3. Общая ширина резца вдоль оси заготовки:

     L_p=l_g+f+c+b+b₁=50+0+0,5+7+1=58 мм.

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

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

     h_p=R₁sinα=45sin12=6,3мм. – высота установки резца. 

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

     где R – радиус резца;

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

     r= r₂ =17,5 мм                      

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

     r₅= r₆ =21мм.  l_1-4=30 мм  l_1-6=50мм                                                            Допуски на указанные размеры принимаем равными 1/3 допусков на соответствующие размеры обрабатываемой заготовки.

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

 

      8. Построение шаблонов и контршаблонов  для контроля фасонного профиля  резцов (при контроле отклонений размеров шлифования фасонных поверхностей на резцах) сводится для круглых резцов к определению разности радиусов всех узловых точек рассчитанного фасонного профиля относительно узловой контурной (начальной) точки 1:

     Р₃ = P₄ =  R₁ – R₃=3,58 мм

     P₅ = P₆ = R₁ – R₅= 4,06 мм

     Допуски на линейные размеры фасонного профиля  шаблона при его изготовлении не должны превышать ±0,01 мм. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.4. Расчет режима  резания при точении 

    1. Глубина резания t = tmax = 7,5 мм,

    где tmax – наибольшая глубина профиля детали.

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

    3. Скорость резания

    

,

    где T – среднее значение стойкости  инструмента,

           Сυ , m, y – коэффициент и показатели степени по [6, стр.269, табл.17],

           - коэффициент, являющийся произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kmυ [6, стр.261, табл.1], состояние поверхности Kпυ [6, стр.263, табл.5], материала инструмента Kиυ [6, стр.263, табл.6].

    Принимаем:

    T=120 мин; Сυ=22,7; m=0,3; y = 0,5;

    

,

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

    nυ  – показатель степени, nυ =1,75;

    Kпυ = 0,8; Kиυ = 1;

    

= 1,74 ∙ 0,8 ∙ 1 = 1,39.

    Тогда

    

 м/мин.

    4. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости