Проектирование режущих инструментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Украины

НТУ “ХПИ”

Кафедра «Интегрированных технологий машиностроения»

имени М.Ф. Семко

Расчетно-пояснительная записка

По курсовому проекту

“Проектирование режущих инструментов”

Выполнил: студент группы МШ-57

Щербак С.И

Принял: Лавриненко С.Н.

Харьков 2010

Содержание

Введение

1. Проектирование фасонных резцов

1.1 Типы резцов

1.2 Исходные данные

1.3 Графическое профилирование

1.4 Аналитический расчет

1.5 Построение шаблонов и контршаблонов

2. Расчет и конструирование цилиндрической протяжки

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет протяжки

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Металлические детали машин, приспособлений и других изделий получают с помощью отливки жидкого металла в форму, обработкой металла давлением (прокатка, ковка, штамповка), а так же обработкой резанием.

Процесс резания состоит в снятии с заготовки определенного слоя металла с целью получения детали необходимой формы и размеров с соответствующим качеством обработки поверхностей.

Металлорежущий инструмент - это часть металлорежущего станка, который влияет в процессе резания непосредственно на заготовку, из которой должна быть получена готовая деталь. Связь режущего инструмента со станком осуществляется с помощью промежуточных звеньев, конструктивные особенности которых обусловлены способами его крепления. В данном курсовом проекте будут рассмотрены фасонный резец и протяжка.

Фасонные резцы предназначены для обработки деталей имеющих фасонный профиль, который может быть криволинейным или состоять из сопряжения прямолинейных и криволинейных участков. Используют призматические, круглые и тангенциальные резцы из быстрорежущей стали или с пластинами из твердого сплава. Фасонные резцы являются очень эффективным режущим инструментом, так как за один проход он обрабатывает все участки криволинейного профиля, заменяя собой несколько резцов общего назначения (проходных, подрезных, канавочных и т. д.), позволяя уменьшить количество используемых станков.

Фасонные резцы имеют следующие преимущества по сравнению с обычными токарными резцами: большой продуктивностью, высокой точностью профиля и размеров обрабатываемой детали, длительным сроком эксплуатации, простотой затачивания и перетачивания, не требуют при эксплуатации работников высокой квалификации. Но есть так же и недостатки: трудоемкость проектирования, сложность изготовления, необходимость точной установки, большая стоимость, разные условия резания и износи режущей кромки.

Протяжки - это многозубые металлорежущие инструменты, которые осуществляют снятие припуска без движения подачи за счет увеличения высоты или ширины последующего зуба относительно предыдущего зуба. Они применяются для чистовой обработки разных по форме внутренних и верхних поверхностей деталей. Протяжка - узкоспециализированный инструмент, который предназначен для обработки одной, редко - нескольких деталей, которые мало отличаются размерами. Из-за высокой стоимости их использование эффективно в массовом и серийном производстве.

1. Проектирование фасонного резца

1.1 Типы резцов

Разнообразие типов фасонных резцов связано с особенностью профиля обрабатываемых деталей и условий их работы.

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, потому что они проще в эксплуатации и настройке.

Призматические резцы применяются для обработки внешних и внутренних поверхностей, имеют повышенную твердость и надежность крепления, повышенную точность обработки, лучше отводят теплоту, проще в установки на станках по сравнению с круглыми.

Круглые (дисковые) резцы применяются обработки внешних и внутренних поверхностей, они более технологичны при изготовлении, но сложнее в установки, могут подвергаться большему числу переточек и имеют более длительный срок эксплуатации по сравнению с призматическими.

Фасонные резцы применяются для изготовления из прутка деталей в виде тел вращения с фасонными профилями. Наибольшее распространение получили круглые и призматические резцы с осью, или базой крепления, параллельной оси детали. При проектировании фасонных резцов выбирается инструментальный материал и конструкция резца, геометрические и конструктивные параметры, от которых зависят продуктивность и точность обработки, стойкость и экономическая эффективность операции фасонного точения.

По исходным данным для изготовления резца применяется быстрорежущая сталь марки Р18.



Рис. 1. Габаритные и конструктивные параметры круглого фасонного резца.

1.2 Исходные данные

Спроектировать и рассчитать круглый фасонный резец.

Материал резца - Р18

Материал детали - Ст. 40Г

Рабочий эскиз детали

Рис. 2. Рабочий эскиз детали

металлорежущий инструмент резец конструирование протяжка

1.3 Графическое профилирование

Выполняется на формате А2.

1. Слева формата А2 вычерчиваем две проекции обрабатываемой детали (1:1) (допустим любой другой масштаб, по ГОСТУ) осевая проекция и вид сверху.

2. Определяем наибольшую глубину резания

3. Диаметр посадочного отверстия d₀ рассчитывается по формуле

И корректируется в соответствии с нормальным рядом диаметров: d₀=10, 13, 16, 22, 27, 32, 40 и 50 мм. Примем диаметр d₀=32 мм.

Наибольшая толщина стенки корпуса f, обеспечивающая его прочность, принимается равной 0,5d₀=16мм. Беспрепятственный выход стружки между поверхностью детали и стенкой резца обеспечивается зазором 8 мм.

Наружный диаметр круглого фасонного резца (рис. 3) определяется соотношением

Окончательно наружный диаметр выбирается из ряда: D = 32, 40, 50, 63, 80, 100, (110) и 125 мм. Принимаем диаметр 125 мм.

4. Назначаем геометрические параметры режущей части переднего и задний .

Для всех типов обрабатываемых материалов угол

Для стали .

Находим значение .

5. На верхней и нижней проекциях (осевая проекция и вид сверху), обозначаем узловые точки 1, 2…9, соответствующий радиус .
6. Проводим горизонтальную линию, проходящую через центр верхней проекции (центр изделия) обозначаем О-О.

7.Определяем наименьший диаметр обрабатываемого изделия, соответствующий , то есть из точки 1 верхней проекции, проводим луч, ниже линии О-О, под углом .

8. Из этой же точки 1, выше линии О-О, проводим луч, под углом .

9. По следу луча , от точки 1, откладываем отрезок (62,5 мм), равный половине (62,5 мм) наружного диаметра фасонного резца, и обозначаем конец этого отрезка () - центр фасонного резца.

10. Через точку , проводим горизонталь, параллельно О-О, и обозначаем его O?-O?. Расстояние между О-О и O?-O? равно (установочное) - высота установки фасонного резца по отношению к оси изделия .

11. Обозначаем точку пересечения луча , с радиусами , точками 1?, 2?…9?.

12. Из точки пересечения на оси О-О, откладываем расстояние k=5 и из точки k, проводим перпендикуляр О-О, до пересечения с лучом .

13. Из точки , проводим радиусы равные длине отрезков (1?), (2?)… (9?) и заканчиваем этот радиус в точке пересечения с перпендикуляром и точкой k.

14. На оси O?-O? обозначаем точки пересечения и обозначаем точки 1?, 2?…9?.

15. Из точек 1?, 2?…9? , опускаем перпендикуляры до пересечения с горизонтальными линиями проведенными из точек 1, 2…9, нижней проекцией и обозначаем эти точки 1??, 2??…9??.

16. Цилиндрические и конические поверхности соответствующих участков фасонного резца, соединяем отрезками прямых.

Таким образом спрофилирован рабочий профиль фасонного резца, который может быть использован для его изготовления.

1.4 Аналитический расчет

С помощью данного метода расчета можно более точно определить значение радиуса резца, а значит, и сам его профиль. Дли удобства расчетов воспользуемся следующим рисунком профилирования(рис3):

На резце:

Результаты и данные коррекции расчета заносим в таблицу 1

Рис3. Аналитическое профилирование фасонного резца



Рис. 3 Схема аналитического профилирования

Таблица 1.

№	Расчетная формула	Значение параметра
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Таким образом с заданной точностью найдены исполнительные размеры фасонного резца, а именно радиусы профиля и которые сравниваются с результатами графического профилирования, с целью нахождения погрешности(ошибки) в результатах графического и аналитического профилирования.

Результат сравнения, сводятся в таблицу.

Таблица 2. Сравнение аналитического с графическим.

Обозначение начального размера	Размеры	Отклонения	Ошибка %
	аналитические	графические
	49	49	0	0
	47,127	47	0,127	0,27
	57,634	58	-0,366	-0,635
	49,965	50	-0,35	-0,7

1.6 Построение шаблонов и контршаблонов

Постройка шаблонов и контршаблонов для контроля профиля фасонных резцов сводится для круглых резцов до определения разницы радиусов всех узловых точек рассчитанного фасонного профиля относительно узловой контурной (исходной) точки 1.

Для закрепления фасонных резцов на применяемую установку в это время используют различные конструкции держалок, которые спроектированы в зависимости от их возможного размещения на суппортах станков, от размеров посадочных мест резцов, а так же от необходимой точности установки регулирования положения резца относительно обрабатываемой детали.

Рис. 4 Шаблон и контршаблон

2. Расчет и конструирование цилиндрической протяжки

2.1 Исходные данные

Режущие кромки всех зубцов цилиндрических протяжек образуются окружностями, диаметры которых последовательно от первого зубца к последнему возрастают. Стружка срезается концентрическими кольцами.

Требуется рассчитать протяжку для отверстия со следующими размерами: диаметр мм; длина L=40мм. Материал обрабатываемой детали - Сталь 40Х (НВ 174-217).

Протягивание производится на горизонтальном протяжном станке модели 7А510 с и с наибольшей длиной хода 1250 мм.

2.2 Расчет протяжки

Величина припуска

, .

Диаметры отверстия до протягивания переднего направления и первого зуба протяжки

.

Расстояние до первого зуба

.

Диаметр хвостовика , выбираем по таблице [5, стр. 217 табл. 8.2], при этом выбираем наибольший хвостовик, который может проходить через отверстие

.

Площадь хвостовика , определяющая его прочность, выбираем по таблице [5, стр. 217 табл. 8.2]

.

Шаг режущих зубьев

.

Принимаем шаг зубьев по таблице [5, стр. 219 табл. 8.6]

.

Наибольшее число одновременно работающих зубьев

.

Глубину стружечной канавки выбираем по табл. [5, стр. 219 табл. 8.6]

.

Площадь стружечной канавки выбираем по таблице

[5, стр. 219 табл. 8.6].

.

Коэффициент заполнения стружечной канавки К

[5, стр. 220 табл. 8.8].

К=4

Подача, допустимая по размещению стружки в канавке

.

Наибольшее усилие, допустимое хвостовиком

[5, стр. 220 табл. 8.8]

Н.

Наибольшее усилие, допускаемое протяжкой на прочность по первому зубу

Н.

Расчет силы резания (расчетное усилие равно наименьшему из

)

.

Подача допустимая по силе резания (, выбираем из таблицы

[5, стр. 220 табл. 8.8])

мм/зуб, где х=8/10.

Так как , примем .

Шаг режущих зубьев для групповой схемы резания

.

Принимаем шаг по таблице [5, стр. 219 табл. 8.6]

.

,, , К=3, .

Подача допустимая по усилию резания

.

Групповая схема не дает сокращение длины режущей части

Принятая схема - одинарная.

Принятые значения:

.

Диаметр режущих зубьев с учетом принятых схем резания и выбранных подач



……………

.

Число черновых зубьев

.

Длина режущей части черновых зубьев

.

Передний и задний углы на черновых и переходных зубьях

.

Подача, допустимая по размещению стружки в канавке для переходных зубьев:

для 1-го зуба ,

для 2-го зуба ,

Шаг переходных зубьев

.

Количество переходных зубьев и длинна этой части

.

Передний и задний углы на черновых и переходных зубьях

.

Припуск на чистовые зубья

.

Подача, допустимая по размещению стружки в канавке для чистових зубьев

.

Количество чистовых зубьев

Принимаем .

, так как необходимый квалитет точности - 8.

Шаг чистовых зубьев

.

Длина чистовых части

.

Передний и задний углы на чистовых зубьях

.

Общая длина режущих зубьев

.

Число зубьев калибрующей части выбираем по табл.[5, стр. 221 табл. 8.11]. .

Шаг калибрующих зубьев

.

Длина калибрующей части

.

Передний и задний углы на калибрующих зубьях

.

Длина заднего направления протяжки

.

Общая длина протяжки

.

Допускаемая длина протяжки

.

Необходимая длина рабочего хода

.

Расстояние между стружкоразделительными канавками для чистовых зубьев

.

Число стружкоразделительных канавок

.

Диаметр круга для шлифования выкружек выбираем из нормального ряда диаметров

Глубина выкружки

.

Радиусы выкружек и диаметра шлифовального круга на черновых зубцах .

на первой черновой и переходной секциях .

на чистовых зубцах .

Список использованной литературы

1. Справочник конструктора инструментальщика под общ. ред. В.И. Баранникова. - М.:Машиностроение,1994.-560 с.

2. «Резание металлов и режущий инструмент» под ред. В.А. Аршинова, Г.А. Алексеева.-М.:Машиностроение,1964

3. Щеголев А.В. Конструирование протяжек, Л.:Машгиз,1960, 107с.

4. Протяжки для обработки отверстий. М., Машиностроение, 1990,230с.

5. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов: учебное пособие для вузов. Под общей редакцией Г.Н. Кирсанова - М.: Машиностроение, 1975, 287с.

Приложение

А чертеж: Графическое профилирование фасонного резца, формат А2;

Фасонный резец, формат А3;

Шаблон и контр шаблон, формат А4;

Шаблон фасонного резца, формат А4.

Б чертеж: Протяжка цилиндрическая, формат А1.

Размещено на Allbest.ru