Разработка металлорежущего инструмента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка металлорежущего инструмента

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Расчет и конструирование токарного резца

Расчет и конструирование спирального сверла

Расчет и конструирование торцовой фрезы

Расчет и конструирование круглой протяжки

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

токарный резец сверло фреза протяжка

Целью данной работы является проектирование металлорежущего инструмента, который должен отвечать стандартам, а также совмещать в себе такие свойства как технологичность, экономичность и простота эксплуатации. Выбор оптимальных геометрических параметров создает благоприятные условия резания, и следовательно, хорошую износостойкость режущей части инструментов. Использование твердосплавных материалов позволяет значительно улучшить скоростные и прочностные свойства режущих элементов.

1. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОКАРНОГО РЕЗЦА

Задание

Рассчитать и сконструировать токарный проходной резец с пластиной из твердого сплава для обтачивания вала по наружной поверхности.

Диаметр заготовки D, припуск на сторону h, вылет резца l.

Материал заготовки: Латунь ЛМцОС, у_в = 90 МПа.

Диаметр заготовки: D = 68 мм.

Припуск на сторону: h = 4 мм.

Вылет резца: l = 45 мм.

Параметр шероховатости обработанной поверхности R_z = 32 мкм.

Решение

1.1 Выбираем марку инструментального материала твердосплавной пластинки по табл. 2 (1, стр. 34) для чернового точения латуни ЛМцОС - ВК4.

Материал державки резца - Сталь 35 с у_в = 600 МПа и допускаемым напряжением на изгиб у_и.д. = 300 МПа.

Назначаем для чернового точения глубину резания, равную половине припуска на обработку:

t = 2 мм по (2, стр. 265).

Выбираем подачу по табл. 14 (2, стр. 266) для диаметра заготовки D = 68 мм и глубины резания t < 3 мм - S = 0,5 мм/об.

Рассчитываем скорость резания по эмпирической формуле:

(1) , (2, стр. 265)

С_v - постоянная, значение берется из справочника;

t - глубина резания, мм;

х, у, n - показатели степени для конкретных условий обработки;

Т- средний период стойкости, мин;

S - подача, мм/об;

K_v - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия резания, данные берутся из таблиц.

Для наружного точения заготовки из латуни с у_в = 90 МПа при подаче S = 0,8 мм/об и марке твёрдого сплава ВК4 по табл. 5, 6, 18 (2, стр. 263 - 271) выбираем коэффициент и показатели степеней в эмпирической формуле скорости: С_v = 182; x_v = 0,12; y_v = 0,30; m = 0,23; период стойкости резца при одно-инструментальной обработке T = 60 мин.

(2) , ([2], стр. 268)

k_Mv- коэффициент, учитывающий материал заготовки;

k_nv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

k_uv - коэффициент, учитывающий материал инструмента

Для инструментального материала - твёрдого сплава и обработки латуни коэффициент:

, (табл. 4, [2], стр. 263)

Для заготовки из латуни k_nv = 0,9 (2, стр. 263), для инструментального материала ВК4 - k_иv = 2,5 (2, стр. 263).

,

,

1.2 Рассчитываем главную составляющую силы резания по формуле:

(3) , ([2], стр. 271)

С_р - постоянная, значение берется из справочника;

t - глубина резания, мм;

х_р, у_р, n_р - показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих силы резания;

S - подача, мм/об;

V - скорость резания, м/с;

k_р - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия резания, данные берутся из таблиц.

Для наружного продольного точения твёрдосплавным резцом латуни с у_в = 90 МПа по табл. 20 ([2], стр. 274) выбираем коэффициент и показатели степеней в формуле силы резания: C_p = 55; x_p = 1,0; y_p = 0,66, n_р=0.

(4) , ([2], стр. 271)

k_Mp- коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости;

k_цp, k_гp ,k_лp - коэффициенты, учитывающих влияние геометрических параметров режущей части инструмента

Для инструментального материала - твёрдого сплава и обработки латуни с у_в =90 МПа коэффициент:

, по табл. 10 ( [2], стр. 265).

k_цp = 1,0 при ц = 45; k_гp = 1,0; k_лp = 1,0 (табл. 23, [2], стр. 275).

,

.

1.3 Выбор формы сечения державки и определение ее размеров

Выбираем прямоугольную форму сечения державки, так как при этом твердосплавная пластинка меньше ослабляет державку, и определяем её размеры: h = k b, k = 1.6.

Ширину корпуса резца определяем по формуле:

(5) , ([1], стр. 99)

P_z - сила резания, Н;

l - вылет резца из резцедержателя, мм;

k = 1,6;

у_и.д. - допустимое напряжение при изгибе материала державки, МПа:

у_и.д = 300 МПа.

,

Следовательно, выбираем сечение державки 10 6 (табл. 1.1, [1], стр. 6).

1.4 Расчет прочности и жесткости державки резца

Для резца с прямоугольным сечением максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

(6) , ([1], стр. 7)

l - вылет резца из резцедержателя, мм;

у_и.д. - допустимое напряжение при изгибе материала державки, МПа;

b, h- размеры поперечного сечения державки, мм

.

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом максимально допустимой величины прогиба резца:

(7) , ([1], стр. 7)

f = 0,0510^-3 м - допускаемая стрела прогиба резца при окончательном точении;

Е = 210⁵ МПа - модуль упругости материала резца из углеродистой стали;

l - вылет резца из резцедержателя, мм;

Момент инерции прямоугольного сечения державки:

(8) ([1], стр. 7)

Где b, h- размеры поперечного сечения державки, мм

,

,

№9 ,

1.5 Определяем основные конструктивные размеры резца по СТ СЭВ 190-75

а) общая длина резца L = 100 мм ([2], стр. 119);

б) расстояние от вершины резца до боковой поверхности в направлении лезвия n = 0 мм при ц = 45([2], стр. 129);

в) радиус закругления вершины лезвия резца r = 0,5 мм ([2], стр. 119);

г) пластина из твёрдого сплава, длина l = 14 мм, ширина b = 8 мм, толщина s = 4 мм, б = 8, исполнение 1, форма № 61351 по ГОСТ 25395-90.

Рис. 1. Пластина твёрдосплавная напаиваемая

1.6 Определение геометрических параметров режущей части резца

Канавка для стружкозавивания и стружкодолбления на передней поверхности с фаской f = 0,3 мм под углом г _ф = -5, г= 15, б =8 (табл. 3, [3], стр. 35), л = 3 (табл. 4, [3], стр. 36), ц = 60, ц₁ = 30 (табл. 8.3, [3], стр. 37).

1.7 По ГОСТ 5688-61Е принимаем следующие параметры шероховатости

передняя поверхность лезвия резца - R_a = 0,125 мкм; задняя поверхность лезвия резца - R_a = 1,0 мкм; опорная поверхность корпуса - R_a = 2,0 мкм. Предельные отклонения габаритных размеров резца: L = 100H16_(-2,5); h = 10h14_(-0,52); b = 6h14_(-0,43).

2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СПИРАЛЬНОГО СВЕРЛА

Задание

Рассчитать и сконструировать спиральное сверло из быстрорежущей стали для сверления под последующую технологическую операцию. Диаметр сверла выбрать исходя из технологического назначения отверстия.

Обрабатываемый материал: Чугун СЧ35.

Предел прочности: у_в =175 МПа.

Глубина сквозного отверстия: l = 20 мм.

Назначение сверления: под развертку d = 14 мм.

Решение

Материал рабочей части сверла принимаем быстрорежущую сталь Р6М5 (табл. 1, [1], стр. 34), материал хвостовика принимаем сталь 45.

2.1 Определение наружного диаметра D

Для сверления под развертку d = 14 мм принимаем диаметр сверла равным D = 13,90 мм ГОСТ 10903-77 (табл. 41, [2], стр. 145).

2.2 Определяем режим резания

При сверлении чугуна с пределом прочности у_в = 175 МПа подачу на оборот принимаем равной: S_о = 0,35 мм/об (табл. 25, [2], стр. 276).

Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла:

(1) , ([2], стр. 276)

С_v - постоянная, значение берется из справочника;

D - диаметр сверла;

q, у, m - показатели степени для конкретных условий обработки;

Т- средний период стойкости, мин;

S - подача, мм/об;

K_v - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия резания, данные берутся из таблиц.

C_v = 17,1; q_v = 0,25; y_v = 0,4; m = 0,125 - при S_о > 0,3 мм/об и без охлаждении (табл. 28, [2], стр. 278);

T - период стойкости сверла, для сверла диаметром D = 13,9 мм при обработке чугуна сверлом из быстрорежущей стали принимаем T=45 мин (табл. 30, [2], стр. 279);

Общий поправочный коэффициент:

(2) , ([2], стр. 276)

K_Мv - поправочный коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

K_Иv - поправочный коэффициент, учитывающий материал инструмента;

K_lv - поправочный коэффициент, учитывающий глубину сверления

(3) , (табл. 1, [2], стр. 261)

n_v - показатель степени;

HB - твердость обрабатываемого материала, МПа.

n_v = 1,3 (табл. 2, [2], стр. 262); у_в = 175 МПа.

,

K_Иv - поправочный коэффициент, учитывающий материал инструмента, для сверла из быстрорежущей стали Р18 принимаем K_Иv = 1,0 (табл. 6, [2], стр. 263);

K_lv - поправочный коэффициент, учитывающий развертывание, принимаем K_lv = 1,0 (табл. 31, [2],стр. 280);

,

.

2.3 Определяем осевую составляющую силы резания по формуле:

(4) , ([1], стр. 13)

С_р - постоянная, значение берется из справочника;

х, у- показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих силы резания;

S - подача, мм/об;

D - диаметр сверла, м/с;

k_р - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия сверления, данные берутся из таблиц

C_P = 42,7; q_P = 1,0; y_P = 0,8 (табл. 32, [2], стр. 281);

K_P - поправочный коэффициент на осевую составляющую силы резания

, ([2], стр. 280)

(5) , ([2], стр. 264)

n_p - показатель степени;

HB - твердость обрабатываемого материала, МПа.

n_P = 0,6 (табл. 9, [2], стр. 264).

,

,

.

2.4 Определяем момент сил сопротивления резанию (крутящий момент) по формуле

(6) , ([1], стр. 13)

С_M - постоянная, значение берется из справочника;

х, у- показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих крутящего момента;

S - подача, мм/об;

D - диаметр сверла, м/с;

K_MP - поправочный коэффициент на осевую составляющую силы резания

C_M = 0,021; q_M = 2,0; y_M = 0,8 - для серого чугуна с пределом прочности у_в = 175МПа (табл. 32, [2], стр. 281);

.

,

2.5 Определяем номер конуса Морзе хвостовика

Момент трения между хвостовиком и втулкой определяется по формуле:

(7) , ([1], стр. 13)

Р_х - осевая сила, Н;

м- коэффициент трения стали по стали;

и- половина угла конуса;

D₁ ,d₂ - диаметры конуса хвостовика, мм.

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т. е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом, который увеличивается до 3 раз по сравнению с моментом, принятым для нормальной работы сверла.

Следовательно, 3М_с.р. = М_тр .

Средний диаметр конуса хвостовика определяется по формуле: d_ср = (D₁ + d₂)/2,

(8) , ([5], стр. 192)

М_ср - момент сопротивления сил резанию, Н·м;

И = 1^о26'16'' - половина угла конуса (конусность равна 0,05020; sin И = 0,0251), ([1], стр. 14);

Р_х - осевая сила, Н;

м = 0,095 - коэффициент трения стали по чугуну ([1], стр. 14);

?И = 5' - отклонение угла конуса ([1], стр. 14).

,

По ГОСТ 25557 - 82 выбираем ближайший больший конус, т. е. конус Морзе № 1 с лапкой ([2] стр. 150), со следующими основными конструктивными размерами: D₁ = 12,2 мм; d₂ = 9,0 мм; l₃ = 62 мм; l₄ = 65 мм.

2.6 Определяем длину сверла

Общую длину сверла L, длину рабочей части l_о, длину хвостовика l_х и длину шейки l₂ принимаем по ГОСТ 2092 - 77 (табл. 40, [2], стр. 137).

(9) L = l_о + l_х + l₂ = 52 + 65,5+ 10,5 = 128 мм.

L - общая длина сверла, мм;

l_о - длина рабочей части, мм;

l_х - длину хвостовика l_х, мм;

l₂ - длину шейки, мм.

Рис. 2. Сверло спиральное с коническим хвостовиком

2.7 Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла

Форму заточки принимаем ДП (двойная с подточкой поперечной кромки) (табл. 43, [2], стр. 151). Принимаем данный вид заточки, т.к обрабатываемый материал - чугун, а ДП используется для обработки чугунов с неснятой коркой, данная заточка позволяет значительно увеличить стойкость сверла и увеличить скорость резания.

Угол наклона винтовой канавки щ = 31. Углы между режущими кромками: 2ц = 118; 2ц_о = 70. b = 2,5 мм. Задний угол б = 12. Угол наклона поперечной кромки ш = 55. Размеры подточенной части перемычки: a = 1,5 мм, l = 2,5 мм. Шаг винтовой канавки:

(10) H = р D/tg щ = 3,14 13,9/tg30 = 75,60 мм.

H - шаг винтовой канавки, мм;

D- диаметр сверла, мм;

щ - угол наклона винтовой канавки, .

Центровочное отверстие принимаем формы А ГОСТ 14034 - 74.

Форма A

Рис. 3 Центровочное отверстие с углом конуса 60

d = 1,25 мм, d₁ = 2,65 мм, l = 1,6 мм, l₁ = 1,21 мм.

2.8 Толщину сердцевины сверла выбираем в зависимости от диаметра сверла. Для сверла диаметром D = 14 мм толщину сердцевины у переднего конца принимаем

(11) d_с = 0,14 D = 0,14 13,9 = 1,95 мм , ([1], стр. 14)

D- диаметр сверла, мм;

d_с - толщина сердцевины сверла, мм.

Принимаем это утолщение равным 2 мм.

2.9 Обратную конусность сверла (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) на 100 мм длины рабочей части для сверла диаметром D = 13,9мм принимаем равной 0,12 мм ([1], стр. 14)

2.10 Ширину ленточки (вспомогательной задней поверхности лезвия) f_о и высоту затылка по спинке K выбираем в соответствии с диаметром сверла D. Принимаем f_о = 0,2 мм; K = 0,9 мм (табл. 44, [2], стр. 151)

2.11 Ширина пера

(12) B = 0,38 D = 0,38 13,9 = 5,28 мм , ([1], стр. 14)

D- диаметр сверла, мм;

В - ширина пера, мм.

2.12 Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяем упрощенным аналитическим методом

Больший радиус профиля:

(13) ,([5], стр. 193)

,

(14) ,

при отношении толщины сердцевины d_с к диаметру сверла D, равном 0,14, C_r = 1;

(15) ,

D_ф - диаметр фрезы.

При D_ф = 13 D, C_ф = 1.

Следовательно, R₀ = 0,477 1 1 13,9 = 6,63 мм.

Меньший радиус профиля R_к = C_к D, где

C_к = 0,015 щ^0,75 = 0,015 31^0,75 = 0,197.

Следовательно, R_к = 0,197 13,9= 2,74 мм.

Ширина профиля B = R₀ + R_к = 6,63 + 2,74 = 9,37 мм.

2.13 Устанавливаем основные технические требования и допуски на размеры сверла (по ГОСТ 885 - 77*)

Предельные отклонения диаметров сверла D = 13,9h9_(-0,043) мм. Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен удвоенному допуску по 14-му квалитету с симметричным расположением предельных отклонений по ГОСТ 25347 - 82. Предельные отклонения размеров конуса хвостовика устанавливают по ГОСТ 2848 - 75* (степень точности AT8). Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0,15 мм. Углы 2ц = 118 ± 2; 2ц₀ = 70⁺⁵. Угол наклона винтовой канавки щ = 31_-2.

Предельные отклонения размеров подточки перемычки режущей части сверла +0,5 мм. Твёрдость рабочей части сверла 63 - 66 HRC_э, у лапки хвостовика сверла 32 - 46,5 HRC_э.

3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФРЕЗЫ

Задание

Рассчитать и сконструировать торцовую насадную фрезу со вставными ножами, оснащёнными твёрдым сплавом, для обработки заготовки с шириной фрезерования B и припуском на обработку h. Конструкцию фрезы рекомендуется выбрать по ГОСТ 24359 - 80, присоединительные размеры - по ГОСТ 27066 - 86.

Обрабатываемый материал: Чугун СЧ30.

Предел прочности: у_в = 190 МПа.

Размеры заготовки: В =80 мм; снимаемого слоя: h = 4 мм.

Параметр шероховатости обработанной поверхности: R_z=32мкм.

Решение

3.1 Определение наружного диаметра D

(1) , ([1], стр. 19)

B - ширина фрезерования, мм;

t - глубина резания, мм;

S_z - подача на зуб, мм;

l - расстояние между опорами, мм;

t = h = 4 мм;

S_z = 0,14 мм (табл. 3.3, [1], стр. 20);

l = 500 мм.

.

Рассчитанный диаметр округляется до ближайшего стандартного размера (СТ СЭВ 201-75)

При коэффициенте прогрессии D=100мм.

3.2 Диаметр отверстия под оправку рассчитываем по формуле

(2) , ([1], стр. 22)

у_{ид =} 250 МПа - допустимое напряжение на изгиб оправки;

М_сум - суммарный момент, действующий на фрезерную оправку, Н·м, определяемый по следующей формуле:

(3) , ([1], стр. 22)

R - равнодействующая сила резания: R = 1,41 P_z;

l - расстояние между опорами фрезерной оправки, принимают в зависимости от длины посадочного участка центровой фрезерной оправки: l = 500 мм;

P_z - главная составляющая силы резания:

(4) , ([2], стр. 282)

P_z - сила резания при фрезеровании, Н

B - ширина фрезерования, мм;

S_z - подача на зуб, мм;

z - число зубьев фрезы;

D - наружный диаметр фрезы, мм;

С_р - постоянная, значение берется из справочника;

х, у, u, q, w- показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих силы резания;

D - диаметр фрезы, мм;

k_р - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия фрезерования, данные берутся из таблиц

n - частота вращения шпинделя, об/мин.

Для обработки чугуна СЧ30 торцовой фрезой с твёрдым сплавом (табл. 41, [2], стр. 291):

C_P = 54,5; x_P = 0,9; y_P = 0,74; u_P = 1,0; q_P = 1,0; щ_P = 0

t - глубина резания, при снятии припуска за один проход t = h = 4 мм;

z - число зубьев, принимаем равное 12;

K_P - поправочный коэффициент, K_P = K_MP,

(5) , ([2], стр. 229)

n_p - показатель степени;

HB - твердость обрабатываемого материала, МПа.

n = 1,0 - для обработки фрезами с пластинами из твердой сплава.

,

n - частота вращения шпинделя, определяемая по формуле:

(6) , ([6], стр. 226)

D - наружный диаметр фрезы;

V_и - скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами фрезы, определяемая по формуле:

(7) , ([6], стр. 228)

B - ширина фрезерования, мм;

S_z - подача на зуб, мм;

z - число зубьев фрезы;

D - наружный диаметр фрезы, мм;

t - глубина резания, при снятии припуска за один проход, мм;

T - период стойкости торцевой фрезы, мм;

С_V - постоянная, значение берется из справочника;

х, у, u, q, p- показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих скорости резания;

K_V - суммарный поправочный коэффициент, учитывает фактические условия фрезерования, данные берутся из таблиц.

C_V = 445; q_V = 0,2; x_V = 0,15; y_V = 0,35; u_V = 0,2; P_V = 0; m = 0,32 - для обработки серого чугуна (табл. 39, [2], стр. 286);

T - период стойкости торцовой фрезы, при D = 100 мм - T = 180 мин (табл. 40, [2], стр. 290);

K_V - поправочный коэффициент, определяемый по формуле:

(8) K_V = K_MV K_ПV K_ИV,

K_Мv - поправочный коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

K_Иv - поправочный коэффициент, учитывающий материал инструмента;

K_Пv - поправочный коэффициент, учитывающий глубину фрезерования

(9) ,

n_v - показатель степени;

HB - твердость обрабатываемого материала, МПа.

n_V = 1,25 - при обработке чугуна;

,

K_ПV = 1,0 - обработка заготовки без корки (табл. 5, [2], стр. 263);

K_ИV = 1,0 - материал режущей части - твёрдый сплав Т15К6.

K_V =1,0 1,0 1,0 = 1,0,

м/мин,

об/мин,

,

P = 1,41 2835,08 = 5996,19 Н,

Допустимое напряжение на изгиб материала оправки принимаем у_и.д.= 250 МПа.

мм.

Принимаем ближайший диаметр отверстия фрезы под оправку по ГОСТ 9472 - 83: d = 27 мм.

3.3 Окончательное число зубьев фрезы

z = m D = 1,2 100 = 12;

Принимаем чётное значение z = 12.

3.4 Определяем окружной торцовый шаг зубьев фрезы:

(10) , ([1], стр. 23)

z - число зубьев фрезы;

D - наружный диаметр фрезы, мм;

(11) .

3.5 Проверка рассчитанных величин z и S_ос на условие равномерного фрезерования

Процесс фрезерования можно считать равномерным при выполнении следующего условия:

(12) .

z - число зубьев фрезы;

D - наружный диаметр фрезы, мм;

B - ширина фрезерования, мм;

Коэффициент k близок по значению к целому, следовательно условие выполняется.

3.6 Отверстие фрезы под оправку выполняют по ГОСТ 9472 - 83:d = 27 мм

По ГОСТ 24359-80 выбираем основные параметры корпуса фрезы: L=50 мм, D=100 мм, h=10 мм.

Выбираем размеры клина: H=15 мм, L=30 мм, B=7,2 мм.

Размеры ножей: H=18 мм, L=42 мм, B=12 мм.

3.7 Определяем геометрические параметры рабочей части фрезы: главный задний угол - б = 15, передний угол - г = -5, главный угол в плане - ц = 30, вспомогательный задний угол - б₁ = 10, угол наклона главной режущей кромки - л = 15 (табл. 3.6 [1], стр. 24)

3.8 Выбираем материал фрезы: корпуса - сталь 40Х; ножей - твёрдый сплав Т15К6. Назначаем твёрдость деталей фрезы после термической обработки: корпуса 32 - 41,5 HRC_э ([5], стр. 249); режущей части ножей 92 - 87 HRA

3.9 Допуски и на основные элементы фрезы и другие технические требования принимаем по ГОСТ 8721 - 69*, предельные отклонения размеров рифлений - по ГОСТ 2568 - 71*

4. Расчет и конструирование КРУГЛОЙ протяжки

металлорежущий инструмент

Задание

Рассчитать и сконструировать круглую протяжку, обрабатывающую цилиндрическое отверстие диаметром D по групповой (прогрессивной) схеме резания с длиной протягивания l_и. Протягивание производится после сверления до диаметра D₀. Параметр шероховатости протянутой поверхности R_а = 2 мкм. Станок горизонтально-протяжной 7523 с быстросменным автоматическим патроном.

Материал заготовки - 40ХН, 269 НВ;

D = 30Н9 мм;

D₀ =29,0 мм;

l_и = 50 мм;

Тяговая сила станка P_c = 102 кН;

Наибольший рабочий ход ползуна l_рх = 1250 мм

Решение

1 Материал протяжки принимаем Р18.

2 Припуск на диаметр под протягивание:

(1) A = D - D₀ = 30 - 29,0 = 1 мм.

D- диаметр отверстия после протягивания, мм;

D₀ - диаметр отверстия до протягивания, мм.

3 Расстояние до первого зуба:

(2) L₁=280+l_и=280+50=330 мм ([4], стр.188)

4 Диаметр хвостовика d₁:

По ГОСТ 4044-70* принимаем хвостовик типа 2, без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью: d₁ = 28e8;

5 Шаг режущих зубьев:

(3) ([4], стр.188)

Принятый шаг зубьев

6 Максимально число одновременно работающих зубьев:

(4) ([4], стр.188)

l_и - длина протягивания, мм;

t_р - шаг протяжки, мм.

7 Глубина стружечной канавки: h_к = 4 мм по табл. 8.6([4], стр.219);

Площадь сечения канавки F_k , мм²: F_k=12,56 мм² по табл. 8.6([4], стр.219);

Коэффициент заполнения стружечной канавки k = 3 по табл. 8.8([4], стр.220).

8 Подача, допустимая по размещению стружки:

(5) ([4], стр.192)

l_и - длина протягивания, мм;

F_k - площадь сечения канавки, мм²;

k - коэффициент заполнения стружечной канавки.

9 Наибольшее усилие, допустимое хвостовиком:

(6) , ([4], стр.192)

где -допускаемое напряжение на растяжение хвостовой части протяжки по табл. 8.9([4], стр.220);

=380,1 мм²-площадь хвостовика, определяющая его прочность по табл. 8.3([4], стр. 217).

10 Наибольшее усилие, допустимое протяжкой на прочность по первому зубу:

(7) , ([4], стр.192)

где -допускаемое напряжение на растяжение режущей части протяжки по табл. 8.9([4], стр.220);

D₀ - диаметр отверстия до протягивания, мм;

h - Глубина стружечной канавки, мм.

11 Расчетная сила резания:

(8) ([4], стр.192)

12 Подача, допустимая по усилию резания:

(9) , ([4], стр.193)

где Р_р - расчетная сила резания, Н;

n_Г - число зубьев в группе, первоначально берем =3;

D₀ - диаметр отверстия до протягивания, мм;

С_p =3610 Н/мм² по табл. 8.7([4], стр.220) для стали 50 ХН с твердостью >220 НВ.

13 Примерная длина режущей части для групповой схемы резания:

(10) , ([4], стр.194)

где t_р - шаг протяжки, мм;

n_Г - число зубьев в группе;

S_zmin - наименьшее значение из s_zk и s_zр: S_zmin=0,084 мм/зуб

Принятые значения: S_z=0,09 мм/зуб, n_Г=3.

14 Диаметры зубьев протяжки

№ группы	Номер зуба	Диаметр, мм
1	1	29,0
	2	29,18
	3	29,18
	4	29,16
2	5	29,36
	6	29,36
	7	29,34
3	8	29,54
	9	29,54
	10	29,52
4	11	29,72
	12	29,72
	13	29,70
5	14	29,90
	15	29,90
	16	29,88
	17	29,96
	18	29,99

Число режущих зубьев z_p=18.

15 Длина режущей части:

(11) l_p=t_p(z_p-1), ([4], стр.196)

где t_р - шаг протяжки, мм;

z_p - число режущих зубьев.

l_p=12(18-1)=204 мм

16 Число калибрующих зубьев принимаем z_k =7.

17 Шаг калибрующих зубьев:

(12) t_к = 2 • t_р /3= 2 • 12/3 =8 мм. ([4], стр.196)

Тогда: t_к =8 мм.

18 Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев:

г = 15?; б = 3?; б_к = 1?.

Число стружкоразделительных канавок принимаем n = 16 (табл. 108, [5], стр.278).

19 Диаметр калибрующих зубьев:

(13) ,

20 Выбираем конструктивные размеры хвостовой части протяжки.

По ГОСТ 4044-70* принимаем хвостовик типа 2, без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью:

d₁ = 28e8; d₂ = 20c11; d₄ = 28-1=27 мм; с = 1,0 мм; l₁ = 160; l₂ = 25 мм; l₄ = 20 мм; l₃ = 25 мм; r₁ = 0,3 мм; r₂ = 0,4 мм; длину переходного конуса конструктивно принимаем l₄ = 40 мм; длину передней направляющей до первого зуба: l_н = l_и + 25 = 75 мм. Длину хвостовика принимаем равной размеру l_в, т.е. l_х=125мм; l₅ = 50 мм; l₆=l₀- (l_х+ l₄+l₅)=330-125-40-50=115 мм.

13 Определяем общую длину протяжки:

(14) L₀ = l₀ + l_р + l₃ + l_к , ([5], стр. 281)

l₀ = 330 мм;

l_р - длина режущих зубьев: l_p = 204 мм.

l_к - длина калибрующих зубьев: l_к = t_k • z_k = 8 • 7 = 56 мм.

l₃ - длина задней направляющей, l₃ = 30 мм.

L₀ = 330+204 + 56 +30 = 620 мм.

14 Максимально допустимая главная составляющая силы резания:

Сила резания приходящаяся на 1 мм длины лезвия зуба протяжки:

(15) ([2], стр.298)

Поправочные коэффициенты на изменные условия резания: К_г = 1 (для г = 15є); К_с = 1 (применение смазочно-охлаждающей жидкости); К_и = 1 (для зубьев протяжки со стружкоразделительньми канавками).

Проверка: Р_{z max} ? Р_с.

15 Проверяем конструкцию протяжки на прочность

Рассчитаем конструкцию на разрыв во впадине первого зуба:

(16) , ([5], стр. 282)

где площадь опасного сечения во впадине первого зуба:

(17) ,

у - напряжение в опасном сечении:

,

Напряжение в опасном сечении не должно превышать допустимого напряжения:

[у] = 300 МПа; у ? [у].

Рассчитаем хвостовик на смятие:

(18) , ([5], стр. 283)

F₁ - опорная площадь замка;

(19) ,

,

Напряжение при смятие не должно превышать допустимого напряжения:

[у_см] = 600 МПа; у_см ? [у_см].

16 Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования выбираем по ГОСТ 9126-76*.

17 Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034-74*.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Иродов М.И. Проектирование и расчет МРИ: метод.указания и задания к курсовому проекту /Яросл.политехн.ин-т - Ярославль, 1993.

Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К.Мещерекова. - М.: Машиностроение, 1986.

Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. - М.: Высшая школа, 1985.

Г.Н. Кирсанов, О.Б. Арбузов. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов - М.: Машиностроение, 1986.

Н.А. Нефедов, К.А. Осипов. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту - М.: Машиностроение, 1990.

Размещено на Allbest