Проектирование круглого фасонного резца

Федеральное агентство  по образованию

Ливенский филиал ГОУ ВПО Орёл ГТУ

 

Кафедра «Технология машиностроения»

Допустить к защите

«____»___________2009г.

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

 

по дисциплине  «Проектирование инструментов»

Проект выполнил студент  Бурцев Игорь Викторович

Шифр 064270 группа 42-Т

Направление 150900

Курсовую работу защитил  с оценкой_______________

Руководитель_____________                 Миронова А.Л.

 

 

 

 

 

 

г. Ливны  2009 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………….3

1. Проектирование круглого фасонного резца…………………………5
1. Анализ исходных данных…………………………………………5
2. Назначение инструмента………………………………………….6
3. Выбор и обоснование инструментального материала………......6
4. Обоснование элементов и параметров конструкции    инструмента……………………………………………………….7
5. Коррекционный расчет фасонного резца………………………..8
6. Исследование геометрических параметров резца……………...11
7. Расчет профиля режущей кромки резца формирующей радиусные участки детали………………………….………………………...14
8. Устройство и принцип работы державки……………………….15
9. Заточка резца………………………………………………………17
2. Проектирование шлицевой протяжки……………………………….22
1. Анализ исходных данных…………………………………………22
2. Назначение инструмента………………………………………….22
3. Выбор и обоснование инструментального материала……….....23
4. Обоснование элементов и параметров конструкции    инструмента……………………………………………………….24
5. Расчет шлицевой протяжки………………………………………26
6. Заточка протяжки…………………………………………………41
3. Проектирование дискового шевера………………………………….45
1. Анализ исходных данных…………………………………………45
2. Назначение инструмента………………………………………….45
3. Выбор и обоснование инструментального материала………......46
4. Обоснование элементов и параметров конструкции    инструмента……………………………………………………….46
5. Расчет дискового шевера…………………………………………49
6. Заточка шевера……………………………………………………58

Заключение………………………………………………………..60

Список используемой литературы………………………………61

 

ВВЕДЕНИЕ

Обработка металлов режущими инструментами  на станках в современном машиностроительном производстве занимает одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий. Работа таких инструментов основана на использовании режущего клина. Клин, состоящий из двух поверхностей, сходящихся в острую кромку, может перемещаться относительно обрабатываемого металла — заготовки так, что одна поверхность клина будет давить на заготовку, а кромка разделять заготовку на две неравные части, меньшая из которых будет деформироваться, превращаясь в стружку. При этом деформация обрабатываемого материала сопровождается значительным выделением тепла и нагревом режущих элементов инструмента до очень высоких температур (до 600—1000° С и выше). Следовательно, режущие инструменты должны изготовляться из твердых, прочных и износостойких материалов. Такой процесс называется резанием. Взаимное перемещение, режущего клина и заготовки осуществляется в металлорежущем станке, где инструмент или заготовка может устанавливаться в дополнительные устройства – приспособления. Получение новых поверхностей путем деформирования поверхностных слоев материала с образованием стружки назовем обработкой резанием.

При обработке металла резанием в среднем 20% его превращается в  стружку, поэтому опережающее развитие получают процессы изготовления деталей  с малыми отходами (точное литье, обработка  давлением). Однако обработка металлов режущими инструментами, особенно при  изготовлении высокоточных деталей, остается одним из главных средств в машиностроении.

Для обеспечения процесса резания  режущим инструментам придается  определенная форма с соответствующими геометрическими параметрами режущей  части в зависимости от вида, назначения и условий обработки.

К режущим инструментам относятся  резцы, фрезы, протяжки, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, гребенки, долбяки, головки, круги, напильники и т. д. Однако каждый из этих инструментов независимо от вида, назначения и размеров имеет много общих геометрических и конструктивных элементов.

Режущие свойства инструмента зависят прежде всего от качества материала режущего клина. Сначала использовались для этого углеродистые стали, затем появились быстрорежущая сталь, твердые сплавы и минералокерамика. С применением новых материалов для инструмента повышалась скорость резания (с 0,4 м/с для быстрорежущей стали до 3,3 м/с для минералокерамики).

Заточка и доводка режущих  инструментов — это важнейшие  операции при изготовлении инструментов и восстановлении их режущих свойств в процессе эксплуатации. Эти операции выполняются с применением абразивных материалов.

Эффективность машиностроения можно повысить за счет изменения  структуры парка металлообрабатывающего оборудования. Это достигается путем  увеличения удельного веса автоматизированного  оборудования, в том числе автоматических линий, станков с ЧПУ, роботизированных, оснащенной микропроцессорной и  вычислительной техникой  гибких автоматизированных комплексов, позволяющих быстро и  эффективно перестраивать производство на выпуск новых изделий.

Эффективная эксплуатация указанного оборудования невозможна без создания совершенной инструментальной оснастки, обладающей повышенной надежностью, обеспечивающее экономическое, трудосберегающее использование  прогрессивной дорогостоящей техники, что обуславливает все более  возрастающую роль металлообрабатывающего инструмента. Поэтому специалисты, которым предстоит работать в металлообрабатывающих отраслях промышленности, должны уметь грамотно проектировать различные виды инструментов, в том числе и инструментальную оснастку для станков-автоматов, автоматических линий, станков с ЧПУ, быстропереналаживаемых технологических систем с учетом требований к обрабатываемым деталям, особенностям оборудования и эффективности производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Проектирование круглого фасонного резца.

1.1) Анализ исходных данных.

Необходимо спроектировать круглый радиальный фасонный резец  для обработки детали, представленной на эскизе. Материал детали: сталь 30 (.

Рисунок 1.1. Чертеж заготовки

 

Обрабатываемая деталь представляет собой тело вращения и имеет 3 цилиндрических участка, 1 радиусный участок и 1 конический участок. Длина детали сравнительно небольшая и составляет 55 мм. Наибольший радиус детали 20 мм, наименьший – 12 мм. Материал детали: сталь 30.

Таблица 1 – Химический состав материала детали в %.

Si	Mn	Cu	As	Ni	S	C	P	Cr
0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,08	0,25	0,04	0,27-0,35	0,035	0,25

 

Марганец (Г) увеличивает увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок. Хром (Х) повышает твердость, коррозионностойкость. Кремний (С) повышает  плотность  слитка и предел текучести.

В качестве базовой точки  принимаем точку минимального радиуса, точку 1. Остальная нумерация производится по порядку.

Деталь имеет 8 расчетных (узловых) точек .

 

 

1.2)    Назначение инструмента.

Фасонные резцы применяются  для обработки поверхностей сложного профиля на станках токарной группы и реже на строгальных или долбежных  станках в условиях серийного  и массового производства. Как  правило, они являются специальными инструментами, предназначенными для  обработки одной детали. Фасонные резцы обеспечивают строгую идентичность обработанных деталей, большое количество переточек, высокие общую и размерную  стойкость, совмещение предварительной  и окончательной обработки, простоту установки и наладке на станке, что делает их незаменимыми и в автоматизированном производстве, особенно на токарных автоматах.

 1.3)    Выбор и обоснование инструментального материала.

   Для производства круглого фасонного резца принимаем быстрорежущую сталь Р6М5Ф3. Быстрорежущая сталь имеет более высокие режущие свойства, чем, например, легированные инструментальные стали. Быстрорежущие стали, являются основными сталями при изготовлении инструментов. Из этих сталей делают около  70%  лезвийных инструментов. (стр. 115,[8])

 

Таблица 1.1 – Химический состав стали Р6М5Ф3.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	W	V	Co
0.95-1.05	До 0.5	До 0.5	До 0.4	До 0.025	До 0.03	3.8-4.3	4.8-5.3	5.7-6.7	2.3-2.7	До 0.5

 

Физико-механические свойства Р6М5Ф3:

– плотность   ρ=8,15 г/см³ ;

– твердость  после отжига НВ 269;

– твердость  после закалки и отпуска 65 HRCэ;

– температура  закалки  1220⁰С ;

– температура  отпуска  550⁰С;

– теплостойкость  630⁰С.

Так как  в данной стали содержание ванадия  достигает 3% , значит у данного материала  повышенная износостойкость, что дает определенные преимущества перед другими марками и, соответственно, повышает выносливость изготовляемого из него инструмента.

Режущие свойства быстрорежущей стали, во многом определяются объемом основных карбидообразующих  элементов.

 

1.4)  Обоснование элементов и параметров конструкции инструмента.

Рисунок 1.2. Конструктивные размеры круглого фасонного резца

1) Общая длинна круглого фасонного резца:

,   

где – длинна детали; , – ширина режущей кромки под отрезание; , – перекрытие режущей кромки под отрезание; , –ширина концевой режущей кромки; мм.   

 

2)  Параметры зубчатых  рифлений:

 

3) Наружный диаметр  резца:

Наружный диаметр резца  выбирается  в зависимости от .

 

4)  Конструктивные размеры круглого фасонного резца принимаем в зависимости от глубины профиля детали (табл. 3.5, стр. 84 [1]).

 

Таблица 1.2. Габаритные размеры профиля резца.

Глубина профиля изделия	Размеры резца		Размеры рифлений
До 4	30	10	1	12	20	3

4) Выбор углов в базовых  точках:

Передний угол γ и задний угол α зависят от свойств обрабатываемого материала (сталь 30), затачивания передней поверхности резца и его установки относительно центра заготовки на величину . Принимаем по таблице 3.3 стр.81, [1].  Приведенные значения γ и α относятся только к наружным точкам профиля резца. С приближением к центру заготовки дискового фасонного резца передний угол уменьшается, а задний — увеличивается. Размеры рабочей части и высота профиля резца соответствует профилю, который получается в пересечении фасонной поверхности с передней поверхностью резца. На одном из торцов круглого фасонного резца выполнены зубцы, которые служат для закрепления резца в резцедержателе станка и при заточке.

 

 

1.5 Коррекционный  расчет круглого фасонного резца.

1) Определяем сумму переднего  и заднего углов базовой точки  резца:

 

 

2) Определяем смещение  передней грани круглого фасонного  резца относительно его оси  в плоскости нормальной передней  поверхности:

 

 

 

3) Рассчитываем высоту  установки оси круглого фасонного  резца относительно оси детали:

 

 

 

4) Определяем положение  вершины круглого фасонного резца  относительно центра заготовки  в плоскости параллельной к  передней поверхности резца: