Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Нижегордский государственный технический университет

Кафедра «Компьютерное проектирование металлообрабатывающих и инструментальных систем»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Режущий инструмент

Вариант №1

Руководитель Лаптев И.Л.

Студент Башев А.А.

Н. Новгород

2004

Содержание

1. Выбор и обоснование параметров резца токарного составного твердосплавного общего назначения

1.1 Исходные данные

1.2 Анализ исходных данных

1.3 Выбор типа резца

1.4 Выбор инструментального режущего материала

1.5 Обоснование оптимальной геометрии

1.6 Проектирование поверхностей

1.7 Компоновка режущей части

1.8 Выбор напайной твердосплавной пластины

1.9 Габаритные и присоединительные размеры

1.10 Выбор аналога резца

1.11 Размеры гнезда под твердосплавную пластину

1.12 Недостающие размеры

1.13 Технические требования

2. Выбор и обоснование параметров спирального сверла

2.1 Исходные данные

2.2 Анализ исходных данных

2.3 Выбор и обоснование инструментального режущего материала

2.4 Тип режущей части

2.5 Выбор и обоснование геометрии

2.6 Способы улучшения геометрии

2.7 Стружечная канавка

2.8 Направляющая часть

2.9 Выбор параметров хвостовика

2.10 Соединение элементов

2.11 Габаритные размеры

2.12 Назначение точности

2.13 Недостающие размеры

2.14 Технические требования

3. Выбор и обоснование параметров фрезы

3.1 Исходные данные

3.2 Анализ исходных данных

3.3 Выбор и обоснование инструментального режущего материала

3.4 Режим резания

3.5 Габаритные и присоединительные размеры

3.6 Обоснование числа зубьев

3.7 Обоснование геометрии

3.8 Форма и размеры зуба и стружечной канавки

3.9 Недостающие размеры

3.10 Технические требования

Список используемых источников

1. Выбор и обоснование параметров резца токарного составного твердосплавного общего назначения

Постановка задачи: по исходным данным, согласно алгоритму подобрать и обосновать конструктивные элементы токарного составного резца.

1.1 Исходные данные

На рисунке 1.1 представлен эскиз обрабатываемой поверхности:

Рисунок 1.1 - Эскиз обрабатываемой поверхности

Исходные технологические данные токарной операции представлены в таблице 1.1.

токарный резец инструмент фреза

Таблица 1.1 - Исходные данные

Параметры обрабатываемой поверхности	Марка ОМ	В, МПа	Вид заготовки	Припуск на обработку, мм
l1 мм	l2 мм	l3 мм	d1 мм	d2 мм	R мм	Ra мкм
200	50	90	150	100	200	10	ХН17	1000	ПО	0,5
Параметры гнезда резцедержателя
Расположение гнезда по длине относительно оси шпинделя	Hо, мм	Lr, мм	Hr, мм	Br, мм
Перпендикулярно оси шпинделя	25	90	30	30
Характер припуска	Вид обработки	Вид закрепления заготовки	Тип производства
Равномерный	Чистовой	В центрах	Мелкосерийное
Примечание: ПО - заготовка с предварительно обработанной поверхностью.

1.2 Анализ исходных данных

При токарной обработке фасонные наружные поверхности обрабатывают проходными резцами. В зависимости от направления подачи при точении резцы разделяются на правые и левые. Правые резцы работают с движением подачи, направленным справа налево, т. е. к шпинделю станка.

Кинематика процесса точения характеризуется быстрым вращением заготовки вокруг своей оси (главное движение резания) и медленным движением подачи.

Обработка детали по профилю ведется за один проход на токарном станке с ЧПУ так как производство мелкосерийное;

Ограничения на допустимые углы в плане и ₁ резца приведены на рисунке 1.2, Угол и определяется геометрически их рисунка.



Рисунок 1.2 - Эскиз детали

1.3 Выбор типа резца

В зависимости от вида обрабатываемой поверхности применяют резцы различных типов. Для обработки поверхностей цилиндрических валов конических поверхностей большой длины применяют проходные резцы. Так же проходные резцы используются при точении фасонных поверхностей при сложном движении подачи резца соответствующего профилю обрабатываемой детали. Проходные резцы по расположению режущей части бывают прямые и отогнутые, на рисунке 1.3. a) прямой проходной резец, б) отогнутый резец.

a) б)

Рисунок 1.3 - Расположение режущей части

Так как по условию задания производство мелкосерийное и профиль обрабатываемой поверхности фасонный, заготовка с предварительно обработанной поверхностью, то целесообразно обработку производить на токарном станке с ЧПУ с применением универсального резца.

Вывод: В связи с вышеизложенным для обработки заданной поверхности выбираем токарный, стержневой, прямой, проходной, составной резец с твердосплавной напайной пластиной.

На рисунке 1.4 представлен эскиз обработки заданной поверхности на токарном станке с ЧПУ проходным резцом в центрах.

Рисунок 1.4 -Эскиз обработки

1.4 Выбор инструментального режущего материала

Марку твердого сплава для оснащения резцов выбираем в зависимости от марки и твердости обрабатываемого материала, вида обработки и характера припуска, вида заготовки.

Рекомендации по выбору марок твердых сплавов для резцов приведены в [2, c.96]. Выбираем марку твердого сплава Т30К4 ГОСТ 3882-74. Область применения твердого сплава Т30К4: чистовое точение с малым сечением среза; нарезание резьбы и развертывание отверстий при обработке незакаленных и закаленных углеродистых сталей. Физико-механические характеристики и состав компонентов приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Состав и основные физико-механические свойства сплава

Марка сплава	Массовая доля компонента в смеси порошков, %	Физико-механические свойства
	WC	TiC	Co	, МПа не менее	, г/см3	Твёрдость HRA, не менее
Т30К4	66	30	4	950	9,5-9,8	92,0

Державки составных резцов изготавливают из качественных углеродистых и легированных конструкционных сталей. При изготовлении державок составных резцов применяем сталь марки 40Х ГОСТ 4345-71, HRC_э 42…45 [2, c.7].

1.5 Обоснование оптимальной геометрии

Геометрические параметры резца влияют на силу резания, износ режущих кромок лезвия и качество обрабатываемой поверхности.

Передний угол - угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью. Он определяет положение передней поверхности лезвия и влияет на условия образования стружки, силу резания и на прочность лезвия. Угол назначают в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала и конструкции инструмента. По рекомендациям [1, с.6, таблица 1] Принимаем .

Главный задний угол - измеряется в главной секущей плоскости между линиями пересечения её с главной задней поверхностью с плоскостью резания. Задний угол необходим для возможности перемещения по образованной им поверхности заготовки, для уменьшения контакта задней поверхности лезвия и образованной поверхности заготовки и возникающих между ними сил трения. С увеличением интенсивность изнашивания лезвия по задней поверхности уменьшается и увеличивается стойкость инструмента. Главный задний угол выбираем в зависимости от обрабатываемого материала. По рекомендациям [1, с.6, таблица 1] Принимаем . Точно так же как и принимаем

Главный угол в плане - угол, измеряемый в горизонтальной координатной плоскости между проекцией на него вектора скорости подачи и проекцией главной режущей кромки. Он влияет на соотношение составляющих силы резания и на силу, оказывающую воздействие на возможное деформирование заготовки. Главный угол в плане выбирается, в основном, в зависимости от жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь. Обработка ступенчатых и фасонных поверхностей с продольной и поперечной подачами по копиру или с управлением ЧПУ, предусматривает углы в плане равные . То по рекомендациям [2, с.304, таблица 8.13] выбираем .

Вспомогательный угол в плане - угол, измеряемый в горизонтальной координатной плоскости между проекцией на неё вспомогательной режущей кромки и линией, на которой лежит вектор скорости подачи. Вспомогательную режущую кромку для упрочнения вершины резца и улучшения теплоотвода рекомендуется выполнять под углом равным от 10^° до 30^°. По рекомендациям [2, с.305, таблица 8.14] выбираем .

Угол наклона режущей кромки - угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью. Он влияет на направление схода стружки и упрочнение лезвия инструмента. Угол выбирают, в основном, в пределах от 0^° до 6^°. Так как при увеличении угла от 0? до 6? стойкость резца возрастает незначительно, то часто по технологическим соображениям этот угол у составных резцов принимают равным 0?. Этим достигается снижение трудоемкости изготовления резцов и упрощение настройки заточного станка при заточке резцов.

1.6 Проектирование поверхностей

При проектировании резцов геометрия их рабочей поверхности выбирается, как правило, из условия обеспечения наибольшей стойкости резца, или достижения заданной шероховатости обработанной поверхности, или минимальных сил резания. При этом необходимо также учитывать тип образующейся стружки, вид заготовки и характер припуска. Указанные факторы весьма сильно влияют на надежность выполнения технологической операции. В связи с этим во многих случаях возникает необходимость создания стружколомающих элементов на передней поверхности и упрочнения режущей кромки.

В данном случае нужна криволинейная передняя поверхность с отрицательной фаской для обработки с МПа. Фаска, как упрочняющий элемент, способствующий повышению надежности работы резца. При чистовом точении сталей и сплавов ширина фаски выбирается меньше, чем при черновой и получистовой обработке. Наиболее часто, где а - толщина среза, мм. Передний угол на фаске . Принимаем . На рисунке 1.5 показана режущая часть резца.



Рисунок 1.5 - Режущая часть резца.

Радиус округления режущей кромки выбирают в зависимости от назначения резца: для чистового и получистового точения величину обычно выбирают в пределах от 0,01 мм до 0,04 мм. Принимаем мм

С увеличением радиуса переходной режущей кромки r повышается прочность вершины резца и его стойкость, а также уменьшается шероховатость обработанной поверхности. Однако, увеличение r вызывает уменьшение фактического угла в плане резца (особенно при малых глубинах резания) и значительный рост силы что может приводить к снижению точности обработки и появлению вибраций в системы станок - приспособление - инструмент - деталь.

При чистовой обработке r выбирают наиболее часто в зависимости от требуемой шероховатости обработанной поверхности и режима резания. По таблицы [1, с.8] принимаем наибольшую подачу при мм, сталь углеродистая, мкм. Так как МПа, то , Принимаем

Определение толщины среза , мм:



Определение величины фаски , мм:

,

принимаем

Фаска по задней поверхности мм

Передний угол на фаске .

Задний угол на фаске .

Задний угол на корпусе .

Точно так же как и принимается равной , так же делают вспомогательную поверхность , равной .

1.7 Компоновка режущей части

На рисунке 1.6 показана режущая часть резца в положении для то есть где угол между главной режущей кромкой и деталью минимален. .

,

где мм - припуск на механическую обработку

- учитывает величину переточек (30-50% от длины режущей кромки)

мм

,

где - подача на оборот

мм

1.8 Выбор напайной твердосплавной пластины

Режущие кромки и примыкающие к ним контактные поверхности на передней и задней поверхностях в совокупности образуют лезвия, соответственно режущим кромкам, называемые главным и вспомогательным. Преодолевая сопротивление, лезвия врезаются в металл заготовки и на всем пути относительно рабочего движения срезают с неё впереди лежащий слой металла, превращая его в стружку. На всех инструментах лезвия в поперечном сечении имеют форму клина, с одной стороны ограниченного передней, а с другой - задней поверхностью. По длине главное лезвие всегда больше вспомогательных.

Положение передней поверхности относительно главной задней поверхности определяет форму клина режущей части и может быть охарактеризовано углом заострения, который измеряется в главной секущей плоскости между линиями пересечения её с передней и главной задней поверхностями. Таким образом, согласно данным выше определениям,

,

а при заданных и угол заострения

:.

Угол вершины пластины:

Пластина выбирается в зависимости от типа и назначения резца.

В соответствии с рассчитанными параметрами резца выбираем пластину, напаиваемую 07050 ГОСТ 25426-82 из сплава типа Т30К4 ГОСТ 3882-74.

На рисунке 1.7 показан вид твердосплавной пластины с размерами.

Рисунок 1.7 - Пластина твердосплавная

1.9 Габаритные и присоединительные размеры

Габаритные размеры резцов с целью их унификации выбирают их по соответствующим стандартам.

У резцов крепежной частью наиболее часто служит стержень (державка), который может иметь прямоугольное, квадратное или круглое сечение. На практике широкое распространение получили резцы с прямоугольным сечением державки.

Габаритные размеры токарных резцов с державкой прямоугольного или квадратного сечения выбираются с учетом соотношений:

,

где - высота вершины резца,

- расстояние от опорной плоскости гнезда резцедержателя до линии центров станка; обычно принимают ;

,

где - длина резца,

- длина вылета резца из резцедержателя.

Для проходных и подрезных резцов

;

- длина гнезда резцедержателя.



где - высота державки,

- высота гнезда резцедержателя,

,

где - ширина хвостовой части державки,

- ширина гнезда резцедержателя.

где - длина хвостовой части державки,

- длина гнезда резцедержателя.

1.10 Выбор аналога резца

В качестве аналога выбираем резец токарный проходной для контурного точения на станке с ЧПУ.- №2192

ГОСТ 18879-73

1.11 Размеры гнезда под твердосплавную пластину

На рисунке 1.8 представлен эскиз гнезда под твердосплавную пластину.



Рисунок 1.8 - Эскиз гнезда под твердосплавную пластину

1.12 Недостающие размеры

Определим по таблице 4 [1, с.13] радиус лунки: так как ,

Ширина лунки зависит от величины угла - передний угол на участке передней поверхности за фаской и радиуса лунки и определяется из соотношения:

1.13 Технические требования

1. Материал корпуса сталь 40Х ГОСТ 4345 - 71, материал пластины Т30К4 ГОСТ 3882 - 74.

2. Паять припоем ТМС 47М ЦМТУ 0728 - 68.

3. Сколы и трещины при пайке не допускаются.

4. На поверхности соединения корпуса резца с пластиной не допускается вогнутость больше 0,05мм.

5. Маркировать Т30К4, дату изготовления.

6. В качестве конструкторско-технологической базы выбираем опорную поверхность резца.

7. Шероховатость на передней поверхности , шероховатость на задней поверхности , на корпусе

8. Неуказанные предельные отклонения h14, H14, IT14/2.

9. Остальные технические требования по ГОСТ 19086 - 80.

2. Выбор и обоснование параметров спирального сверла

Постановка задачи: по исходным данным, согласно алгоритму подобрать и обосновать конструктивные элементы спирального сверла.

2.1 Исходные данные

Исходные технологические данные токарной операции представлены в таблице 2.1.

Таблица 1.1 - Исходные данные

Параметры обрабатываемого отверстия	СП	ТП	ТХ
Тип	D, мм	L, мм	ОМ	НВ
С	20	70	СЧ20	160	НП	Н	К
Примечание: 1 С - сквозное 2 D - диаметр отверстия 3 L - длина отверстия 4 ОМ - марка обрабатываемого материала 5 НВ - твердость обрабатываемого материала 6 СП - состояние обрабатываемой поверхности заготовки: НП - необработанная (грубая) поверхность с не удаленной коркой (литейной, ковочной, штамповочной) 7 ТП - точность позиционирования обработанного отверстия (смещение - увод оси отверстия при сверлении без предварительного центрования): Н - нормальная 8 ТХ - тип хвостовика сверла: К - конический хвостовик с конусом Морзе по ГОСТ 25557-82 [ 2, c.189, табл.6.21]

2.2 Анализ исходных данных

Сверление - основной технологический способ образования отверстий в сплошном металле обрабатываемых заготовок. Сверлением могут быть получены как сквозные, так и глухие отверстия. Просверленные отверстия, как правило, не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечные сечения имеют форму овала, а продольные - небольшую конусность.

Сверлением обеспечивается 14...12-й квалитет точности и шероховатость обработанной поверхности Rz = 20…80 мкм.

Кинематика процесса обработки отверстий осевым инструментом сводится к винтовому движению инструмента относительно заготовки, ось которого совпадает с осью обработанного отверстия. Винтовое движение инструмента относительно заготовки может быть осуществлено за счёт быстрого вращательного движения инструмента (главное движение резани) и медленного поступательного движения подачи инструмента вдоль оси отверстия.

Проектируемое сверло предназначено для станков с ЧПУ и многоцелевых станков.

- Быстрорежущие сверла диаметром свыше 6 - 8 мм делают сварными.

- Хвостовики этих сверл изготавливаются из стали 45 ГОСТ 4543 - 71, НRC_э 31...41 [5, c.102].

- С целью снижения трения сверла о поверхность обрабатываемого отверстия, диаметр рабочей части выполняют с обратной конусностью (уменьшением диаметра в направление к хвостовику), равной 0,05 - 0,012 мм на 100 мм длины для сверл с D > 18 мм. [2, с.361].

По таблице 10.1 [2, с.359] выбираем в качестве прототипа сверло №1221 - нормальной длины с коническим хвостовиком по ГОСТ 10903-77.

На рисунке 2.1 представлено сверло спиральное с коническим хвостовиком.

Рисунок 2.1 - Сверло спиральное

2.3 Выбор и обоснование инструментального режущего материала

В качестве инструментального режущего материала применяют быстрорежущую сталь марки Р6М5 по ГОСТ 19265-75, наиболее часто используемую на практике вследствие хорошего сочетания в ней эксплуатационных и технологических свойств. Эффективность эксплуатации спиральных сверл из быстрорежущей стали может быть повышена, за счет нанесения износостойких покрытий. На практике в основном используют однослойные покрытия нитридом титана (TiN). Покрытие осуществляется методом КИБ (конденсация с ионной бомбардировкой) и используют для покрытия марки Р6М5К5. Покрытие слоем нитрида титана обеспечивает «естественную смазку», снижает коэффициент трения, повышает абразивную износостойкость инструмента, улучшает отвод теплоты из зоны резания.

2.4 Тип режущей части

Так как , по рекомендациям методички [3, с.6, таблице 2] принимаем форму режущей части нормальную с двухплоскостной заточкой задней поверхности и луночной подточкой поперечной кромки.

На рисунке 2.2 представлены форма, и размеры заточки вершины сверла, мм по рекомендации [2, с.382, таблице 10.11]



Рисунок 2.2 - Форма, и размеры заточи вершины сверла

2.5 Выбор и обоснование геометрии

Угол в плане

Производительность и стойкость сверла во многом зависит от значения главного угла в плане . Угол сверла влияет на составляющие силы резания, длину режущей кромки и элементы сечения стружки. Обычно на чертежах сверл указывают значение угла при вершине . С увеличением угла при вершине сверла уменьшается активная длина режущей кромки и увеличивается толщина срезаемого слоя, при этом увеличиваются силы, действующие на единицу длины режущей кромки, что вызывает повышенное изнашивание сверла. При увеличении , площадь срезаемого слоя остается неизменной, степень его деформации уменьшается, суммарная составляющая силы резания, определяющая крутящий момент, падает.

Рекомендуемое на основании экспериментальных данных и производственного опыта значение угла при обработке заготовок из чугунов [2, с.381]

Главный задний угол

Главный задний угол - угол между главной задней поверхностью и плоскостью, образованной главной режущей кромкой и вектором главного движения в заданной точке, измеренный в плоскости, перпендикулярной к радиусу в этой точке. По рекомендации [2, с.382, таблице 10.11] -

Угол наклона главной режущей кромки

Угол наклона главной режущей кромки в конструкциях стандартных сверл на чертежах не указывается и количественно не задается. Однако значение этого угла является существенным для процесса образования и направления схода стружки.

Угол наклона винтовых канавок

Угол наклона винтовых канавок сверла , задаваемый по наружному диаметру, оказывает большое влияние на прочность и жесткость сверла, и отвод стружки. С увеличением угла увеличивается и передний угол, облегчается процесс резания, улучшается отвод стружки, повышается жесткость сверла, но кручение, но снижается жесткость в осевом направлении.

Для сверл, диаметром больше 10 мм по стандартизации ISO [6, с.104], свёрла типа H, предназначены для обработки хрупких материалов (чугуна, бронзы, латуни), лежит в пределах 10°…16°. Выбираем .

Передний угол

Передний угол главных режущих кромок сверла на чертежах стандартных сверл не указывается и его значение не оговаривается. Значения передних кинематических углов определяется углом наклона винтовой канавки и переменны по текущему радиусу точки главной режущей кромки.

2.6 Способы улучшения геометрии

Способы улучшения геометрических параметров сверла являются подточка перемычки у сверл диаметром более 8 мм с корректировкой передних углов. Двойная заточка - периферийный участок вершины затачивается под углом - для свёрл диаметром более 10 мм; подточка ленточки у свёрл диаметром более 10 мм на длине 1,5-4 мм; под углом с оставлением фаски 0,1-0,3 мм, образование стружкоразделительных канавок на режущих кромках у сверла 20-30 мм

В данной работе способом улучшения геометрии является подточка перемычки с корректировкой передних углов.

2.7 Стружечная канавка

Стружечная канавка служит для отвода стружки из зоны резания.

Диаметр спинки:

, где мм - высота ленточки [2, с. 361],

мм

;;

Длина стружечной канавки определяется по формуле:

,

где - длина обрабатываемого отверстия ;

- дополнительная длина рабочей части сверла с учетом переточек:

мм - для сверл общего назначения;

- величина перебега сверла при обработке сквозного отверстия:

;

- величина недобега максимально сточенного сверла для обеспечения выхода стружки из стружечной канавки:



С целью обеспечения наибольшей жесткости сверла принимают наименьшую стандартную длину стружечной канавки с учетом расчетной длины стружечной канавки по таблице 3 [3, с.9]. Определяем , сверло средней серии по длине.

На рисунке 2.3 представлен эскиз стружечной канавки

Рисунок 2.3 - Эскиз стружечной канавки

2.8 Направляющая часть

Геометрические параметры режущих элементов сверл классифицируют в зависимости от формы задней поверхности: криволинейная и плоская.

С учетом основных рекомендаций по применению и выбору основных видов заточек и подточек задних поверхностей сверл в зависимости от условий обработки (материал заготовки, глубина сверления, точность позиционирования отверстия) выбираем следующую форму режущей части: с двухплоскостной заточкой и луночной подточкой поперечной кромки.

Ширина ленточки может быть определена как

[2, с.361],

мм, Принимаем мм

На рисунке 2.4 приведён эскиз ленточки.

Рисунок 2.4 - Эскиз ленточки

С целью снижения трения сверла о поверхность обрабатываемого отверстия диаметр рабочей части выполняют с обратной конусностью, уменьшение диаметра в направление к хвостовику. Для сверл с D > 18 мм величина обратной конусности равна 0,05 - 0,12 мм на 100 мм длины.[2, с. 361]. Принимаем величину обратной конусности 1:100.

При двухплоскостной заточке задней поверхности задний угол б_1N выполняют на фаске шириной:

мм,

где D - наружный диаметр сверла.

Принимаем б_1N = 11° (п. 2.5.2). Задний угол за фаской б_2N = 30°. Углы б_1N и б_2N предназначены для настройки станка.

На рисунке 2.5 приведён эскиз двухплоскостной заточки задней поверхности.

Рисунок 2.5 - Эскиз двухплоскостной заточке задней поверхности.

2.9 Выбор параметров хвостовика

Для сверла с коническим хвостовиком диаметром 20 мм по таблице 10.10 [2, с. 372] определяем номер конуса Морзе - №2, для которого , .

Размеры конуса Морзе по ГОСТ 25557-82

, , Конусность 1:20,020

Материал хвостовика сверла - Сталь 45 ГОСТ 4543-71, НRC_э 31...41 [5, c.102].

2.10 Соединение элементов

Длина участка сверла от стружечной канавки до шейки:

мм.

Длина участка шейки:

мм.

Диаметр участка шейки:

мм.

Расстояние от торца хвостовика до места соединения рабочей части и хвостовика:

мм.

Рабочую часть сверла и хвостовик соединить контактной стыковой сваркой

Диаметр сердцевины винтовых сверл:

мм (при D = 20 мм).

Значение переменно и увеличивается по направлению к хвостовику на 1,4 - 1,7 мм на 100 мм длины с целью повышения прочности и жесткости сверла.

Соединение рабочей части и хвостовика получают сваркой контактной стыковой оплавлением, что указывается на графическом изображении сверла

На рисунке 2.6 представлен эскиз хвостовика.

Рисунок 2.6 - Эскиз хвостовика.

2.11 Габаритные размеры

Общая длина сверла с коническим хвостовиком:

мм

Габаритный диаметр: D = 20 мм

2.12 Назначение точности

Класс точности сверла назначаем по ГОСТ 22735-77, ГОСТ 22736-77 и ТУ 2-035-636-78 [1,с.367,таблица 10.7] - B1(нормальный)

В соответствии с классом точности В1 назначим допуски:

- допуск радиального биения: 0,16мм [2, с.365, таблица 10.4];

- допуск осевого биения режущих кромок: 0,3 мм. [2, с.365, таблица 10.5]

- допуск конуса Морзе по ГОСТ 2848-75 - АТ8 (для класса В1)

2.13 Недостающие размеры

Размер дл места стыка сварки:

2.14 Технические требования

1 Рабочая часть - Р6М5 ГОСТ 19265-73, HRCэ 63..65; хвостовик - сталь 45 ГОСТ 4553 - 71, HRCэ 31..41 .

2 Рабочую часть покрыть нитридом титана, толщина покрытия 0,003..0,006 мм.

3 Утолщение сердцевины к хвостовику 1,5 мм на 100 мм.

4 Обратная конусность 0,05 - 0,12 мм на 100 мм.

5 Неуказанные предельные отклонения: H14; h14;IT14/2.

6 Предельные отклонения размеров конуса по ГОСТ 2848-75.

7 Остальные технические требования по ГОСТ 2034 - 80.

3. Выбор и обоснование параметров фрезы

Постановка задачи: по исходным данным, согласно алгоритму подобрать и обосновать конструктивные элементы концевой фрезы.

3.1 Исходные данные

На рисунке 3.1 представлен эскиз обрабатываемой поверхности - уступа.

Рисунок 3.1 - Эскиз обрабатываемой поверхности

Исходные технологические данные токарной операции представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные данные

Вид фрезы	Параметры обрабатываемой поверхности (ОП)	Обрабатываемый материал	Lo, мм	Lв, мм	N, кВт
	В, мм	t, мм	Rа, мкм	Марка	В, МПа	НВ
КК	20	10	6,3	СЧ20	-	160	-	60	10
Примечание 1. КК - концевая фреза с коническим хвостовиком

Вид обработки определяется заданной в исходных данных (см. таблицу 3.1) шероховатостью обработанной поверхности: при Rа = 6,3 мкм - обработка чистовая.

При работе концевой фрезы - ось фрезы расположена вертикально. Инструментодержатель фрезерного станка - шпиндель с посадочным отверстием с конусностью 7: 24 с конусом 50 по ГОСТ 15945-82.

Обработка однопроходная.

На рисунке 3.2 приведена схема фрезерования для рассматриваемого вида фрезы (КК) - концевая фреза с коническим хвостовиком

Рисунок 3.2 - Схема к расчёту конструктивных параметров концевой фрезы.

3.2 Анализ исходных данных

Фрезы являются одним из наиболее массовых металлорежущих инструментов и применяются при обработке самых разнообразных поверхностей, как простых (плоскости, уступы и т.п.), так и сложных криволинейных трехмерных поверхностей.

Кинематика процесса фрезерования характеризуется быстрым вращением инструмента вокруг его оси и медленным движением подачи, которое может быть прямолинейно-поступательным, вращательным или винтовым. При прямолинейном движении подачи фрезами производится обработка плоскостей, всевозможных пазов и канавок, фасонных цилиндрических поверхностей.

Фреза представляет собой исходное тело вращения, которое в процессе обработки касается поверхности детали и на поверхности которого образованы режущие зубья. Форма исходного тела вращение зависит от формы обработанной поверхности и расположения оси фрезы относительно детали.

Концевые фрезы применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях, контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей, Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком.

У этих фрез основную работу резание выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцевые режущие кромки только зачищают дно канавки, такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев заходит до 30…45°.

Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки [4, с.43,44,49].Конический хвостовик изготавливают из стали 45 ГОСТ 4543 - 71, НRC_э 31...41 [5, c.102]

По таблице 9.1 [2, с.321] выбираем в качестве прототипа фрезу №1822 - фрезы концевые из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком.

3.3 Выбор и обоснование инструментального режущего материала

В качестве инструментального режущего материала применяют быстрорежущие стали по ГОСТ 19265-73. Выбираем марку Р6М5, которая применяется при обработке сталей твердостью НВ 280 или пределом прочности _в 800 МПа и чугунов твердостью НВ 220.

Для повышения стойкости фрез целесообразно при проектировании предусматривать нанесение износостойких покрытий на рабочую часть инструмента, в частности нитрида титана TiN, с толщиной покрытия в пределах 0,003…0,005 мм. Повышение стойкости инструмента достигается также при поверхностной химико-термической обработке рабочей части.

3.4 Режим резания

В соответствии с заданными исходными технологическими данными назначаем режим резания с использованием рекомендаций, приведенных в приложение 2 [7, с.17]:

Для чугунов с НВ 180, мкм:

Скорость резания ; подача на зуб .

При чистовой обработке, мкм, нужно применять меньшее значение подачи на зуб , поэтому применяем .

Скорость резания , подача на зуб

3.5 Габаритные и присоединительные размеры

Наружный диаметр концевой фрезы определим из условий рационального резания и жёсткости фрезы:

Минимальный наружный диаметр фрезы из условия допустимого прогиба фрезы при обработке уступов и плоскостей:

где - величина вылета фрезы относительно торца вспомогательного инструмента (цангового патрона или оправки), мм.

- допустимый прогиб оправки (мм при чистовом фрезеровании).

- число зубьев фрезы, предварительно примем по рекомендации [2,с.325, таблица 9.3] число зубьев .

Округляем до ближайшего стандартного размера мм.

, принимаем мм

Выбор параметров хвостовика:

Для концевой фрезы с коническим хвостовиком по таблице 6.21 [2, с. 189] назначим конус Морзе из условий: диаметр фрезы 22 мм и для повышения жесткости фрезы, номер конуса Морзе - №4, мм, мм.

Размеры конуса Морзе по ГОСТ 25557-82

Длина участка шейки:

мм.

Диаметр участка шейки:

мм.

Общая длина фрезы с коническим хвостовиком:

мм, Пронимаем мм.

3.6 Обоснование числа зубьев

принимают по ГОСТ на соответствующий вид фрезы для выбранного наружного диаметра фрезы. В ГОСТ указаны два значения числа зубьев для каждого наружного диаметра фрезы. При проектировании фрезы для черновой обработки выбирают меньшее число зубьев (фрезы с крупным зубом), для чистовой обработки - большее число зубьев (фрезы с нормальным или мелким зубом).

Т.к. фрезерование черновое, то принимаем по [2, с.325,таблица 9.3] на концевую фрезу наружным диаметром 20 мм число зубьев равное 4, .

3.7 Обоснование геометрии

Выбор оптимальных углов режущих элементов фрезы зависит главным образом от назначения фрезы, свойства обрабатываемого материала и технологических условий обработки.

Задний угол и

Задний угол предназначен для устранения трения задней поверхности зуба об обработанную поверхность в процессе резания. По рекомендации [2, с.349, таблице 9.9] - , .

Передний угол

Передний угол предназначен для уменьшения нагрузки на режущую кромку в процессе резания, и выдирается в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого и режущего материала и типа фрезы. По рекомендации [2, с.348, таблице 9.9] - .

Главный угол в плане и вспомогательный угол в плане

Главный угол в плане определяет соотношение между толщиной и шириной снимаемого металла в зависимости от подачи и глубины резания, а угол влияет на качество обрабатываемой поверхности.

По [2, с.348] пронимаем ,

Угол наклона режущих кромок у цилиндрических и концевых фрез совпадает с углом . Рекомендуемое значение для не симметричного фрезеровании - 5° [2, с.348], Принимаем .

Угол наклона режущих кромок

Угол наклона режущих кромок , для концевых быстрорежущих фрез лежит в пределах от 30° до 45°. Принимаем .

3.8 Форма и размеры зуба и стружечной канавки

Для крупнозубых (черновых) фрез используется криволинейный профиль. Рисунок 3.3.

Параметры профиля зуба:

- окружной шаг:

- высота зуба: , принимаем

- радиус дна: , принимаем

- радиус спинки: , принимаем

- ширина задней поверхности , принимаем

Рисунок 3.3 - Профиль зуба и стружечная канавка.

3.9 Недостающие размеры

Эти размеры, необходимые для создания конструкции фрезы, принимают по соответствующим ГОСТам или конструктивно.

3.10 Технические требования

1 Материал фрезы Р6М5 ГОСТ 19265 HRCэ = 63…65, хвостовик - сталь 45 ГОСТ 4553 - 71, HRCэ 31..41 .

2 Рабочую часть покрыть нитридом титана, толщина слоя 0,003…0,005 мм.

3 Неуказанные предельные отклонения h14, H14, IT14/2.

4 Радиальное биение режущих кромок зубьев относительно оси хвостовика, и торцовое биение зубьев не более 0,03.

5 Предельные отклонения размеров конуса по ГОСТ 2848-75.

6 Остальные технические требования по ГОСТ 19548-88.

7 В качестве конструкторской базы используют поверхности конического хвостовика

Список используемых источников

1. Исследование и проектирование резцов общего назначения. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Проектирование металлорежущего инструмента» для студентов специальностей 1201 и 1202/ Ю.Ю. Немцов, Ю.Н. Зотов, А.В. Денисенко Горький, ГПИ 1987.

2. Справочник инструментальщика. И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; Под общей ред. И.А. Ординарцева. Л.: Машиностроение, 1987.

3. Исследование и проектирование спиральных сверл. Методические указания и задания к лабораторной работе по дисциплине “Инструментальное обеспечение машиностроительного производства” для студентов спец. 120200 и 120100 / НГТУ, Ю.Ю.Немцов. - Н.Новгород, 1998. 12 с.

4. Родин П.Р. Основы проектирования режущих инструментов: Учебник. - К.: Высшая школа.1990-424с

5. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. К.: Высшая школа. Головное изд-во, 1986.

6. Металлорежущие инструменты: Учеб. для вузов по спец. “Технология машиностроения” и “Металлорежущие станки и инструменты” / Г.Н.Сахаров, О.В.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др. - М.: Машиностроение, 1989.

7. Исследование и проектирование цельных и составных фрез: Метод. указания и задания к лаб. работе по дисциплине «Инструментальное обеспечения машиностроительного производства» для студентов спец. 120200 и 120100 / НГТУ; Ю.Ю.Немцов, И.Л.Лаптев. Н.Новгород, 2000. 16 с.

8. Справочник конструктора-инструментальщика: Под общ. ред. В.И.Баранчикова. - М.: Машиностроение, 1994.

9. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. Учеб. пособие для вузов по спец. “Технология машиностроения” и “Метал-лорежущие станки и инструменты” / Г.Н.Кирсанов, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др.; Под общ. ред. Г.Н.Кирсанова. - М.: Машиностроение, 1986.

Размещено на Allbest.ru