Проектирование круглого фасонного резца

 

 

5) Определяем расстояние  от центра заготовки до базовой  точки резца в плоскости его  передней поверхности:

 

6) Рассчитываем расстояние  от центра круглого фасонного  резца в плоскости его передней  поверхности:

 

 

7) Определяем значение  переднего угла в i-ой точке профиля:

 

 

 

 

 

8) Определяем расстояние  от центра заготовки до i-ой точки резца в плоскости его передней поверхности:

 

 

 

 

 

9) Определяем расстояние  от i-ой точки до базовой точки резца в плоскости его передней поверхности:

 

 

 

 

 

10) Рассчитываем расстояние от центра круглого фасонного резца до i-ой точки резца в плоскости его передней поверхности:

 

 

 

 

 

11) Рассчитываем угол определяющий  сумму переднего и заднего  углов в i-ой точке:

 

 

 

 

 

12) Определяем радиус кривизны  круглого фасонного резца в  i-ой точке:

 

 

 

 

 

13) Рассчитываем задний  угол резца в i-ой точке:

 

 

 

 

 

 

1.6) Исследование  геометрических параметров резца.

При проектировании резца задают передний угол γ (в зависимости от твердости обрабатываемого материала) и задний угол α. Выбирают обрабатываемый минимальный радиус заготовки в плоскости перпендикулярной оси заготовки. Углы γ и α являются радиальными и их значение изменяется для каждой точки профиля резца, радиус которого меньше максимального радиуса резца.

 

Вычисляем передние углы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем задние углы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.3. График исследования геометрических параметров резца вдоль режущей кромки.

 

 

 

1.7) Расчет профиля  режущей кромки резца формирующей  радиусный участок детали.

Рисунок 1.4. Радиусный участок  профиля детали.

Рассчитываем  координаты центра дуги:

 

 

где – координаты точки профиля резца, расположенной в середине радиального участка; – координаты точки профиля резца расположенной на конца радиусного участка; – вспомогательные величины определяемые из соотношений: ;

 .

 

 

Определяем  радиус заменяемой окружности:

           (22)

 

 

 

 

Расчет профиля  режущей кромки резца формирующей  конический участок детали.

Рисунок 1.5. Конический участок профиля детали.

Рассчитываем высотный размер участка  режущей кромки, формирующего конический участок детали, определяемый в нормальной к задней поверхности резца плоскости  с учетом размеров, полученных при  коррекционном расчете:

T_i = |R_к – R_н|           

где R_к и R_н – радиусы резца соответственно в конечной и начальной точках рассматриваемого участка профиля режущей кромки;

T₇ = |10 – 6| = 4 мм.

Рассчитываем угол профиля рассматриваемого участка режущей кромки фасонного  резца:

φ_ti = arctg(X_Ki / T_i)           

где X_Кi – длина рассматриваемого конического участка;

φ_t7 = arctg(X_K / T₇) = arctg(5/4) = 51°20’.

 

1.8) Устройство  и принцип работы державки.

Для установки, регулирования и крепления фасонных резцов на станках могут быть применены  державки разнообразных конструкций  в зависимости от типов станка и резца, удобства и возможности  размещения его на суппорте, наличия  различных механизмов регулирования  положения резца относительно детали и т. д.

Державки фасонных резцов различают: 1) по типу станка, на котором они применяются; 2) по способу  крепления их на станке; 3) по типу фасонных резцов, закрепляемых в них; 4) по способу закрепления резцов в державке; 5) по способу регулирования резцов относительно детали.

В первой группе выделяют державки для токарных и  токарно-револьверных станков, а также  для автоматов и многорезцовых  полуавтоматов.

Все державки фасонных резцов закрепляют на суппортах, в резцедержателях  суппортов или на револьверных головках. В соответствии с этим выделяют державки, закрепляемые: а) болтами в резцедержателе токарного или токарно-револьверного станка за хвостовик прямоугольного или квадратного сечения; такой способ крепления аналогичен креплению простых токарных резцов; б) болтами в револьверной головке токарно-револьверных станков за хвостовик круглого сечения; в) на суппортах автоматов и многорезцовых полуавтоматов с помощью болтов с квадратной головкой, входящей в Т-образные пазы суппорта; г) за ласточкин хвостовик; д) с помощью центрального болта резцедержателя токарного или токарно-револьверного станка (при снятом резцедержателе); е) на переходных плитах с помощью болтов с квадратной головкой, входящей в Т-образные пазы переходной плиты; такой способ крепления применяется на токарных или токарно-револьверных станках при снятом поперечном суппорте; вместо поперечного суппорта укрепляется переходная плита для крепления державки.

Различают державки для закрепления: а) круглых и  винтовых резцов; б) призматических тангенциальных резцов; в) призматических радиальных резцов.

Резцы фиксируются с помощью: 1) штифта установочной зубчатой шайбы, входящего  в соответствующее отверстие  на резце; 2) зубчатого венца, изготовленного на торце регулировочного сектора  и на торцовой поверхности резца; 3) регулировочной шпонки и шпоночных  пазов в резце и опорном  болте. Использование зубчатого  венца в механизме фиксаций позволяет  производить грубую регулировку  положения вершины резца по высоте центра обрабатываемой детали. Наиболее рациональным является первый способ фиксации с помощью штифта установочной шайбы, потому что он исключает необходимость  изготовления зубчатого венца на резце и, следовательно, уменьшает  стоимость резца. Однако, для проектируемого фасонного резца будем использовать второй способ фиксации – с помощью зубчатого венца.

Различают державки, допускающие: а) регулировку  резца по высоте центра детали; б) регулировку  положения оси резца или базы крепления относительно оси детали (параллельно или под заданным углом); в) регулировку на диаметр  обрабатываемых деталей; г) перемещение  резца в направлении оси детали; д) качание резца на заданную величину.

Проанализировав полученные данные , для проектируемого круглого фасонного резца выбираем двухопорную державку для работы на автоматах широкими круглыми резцами.

Резец устанавливается на опорный болт 2, который закреплен  на двух опорах, одна из которых может  перемещаться по направляющей шпонке 4, укрепленной на подвижной опоре 3 с помощью штифта. Регулировка  положения резца осуществляется регулировочным винтом 6.

Рисунок 1.6. Двухопорная державка для круглых фасонных резцов: 1-корпус; 2-опорный болт; 3-подвижная опора; 4-шпонка; 5-регулировочный сектор; 6-регулировочный винт.

 

1.9) Заточка резца.

Заточка резцов производится в основном на точильно-шлифовальных и универсально-заточных станках. 
          При заточке на точильно -шлифовальных станках резец устанавливают на поворотный столик или подручник, а затем вручную прижимают к шлифовальному кругу обрабатываемой поверхностью. Для равномерного износа круга резец необходимо перемещать по столику или подручнику относительно рабочей поверхности круга. 
         При заточке резца по задним поверхностям столик или подручник поворачивают на заданный задний угол. Резец кладут на столик или подручник опорной поверхностью так, чтобы режущая кромка располагалась параллельно рабочей поверхности круга. 
         Переднюю поверхность резца чаще всего затачивают боковой поверхностью круга, при этом резец базируется боковой поверхностью на подручнике, который располагается горизонтально. Переднюю поверхность можно затачивать и периферией круга, однако такой способ менее удобен. 
Резцы на точильно-шлифовальных станках затачиваются абразивными кругами прямого профиля, диаметр которых зависит от модели станка. При заточке периферией круга прямого профиля поверхности резцов получаются не плоскими, а вогнутыми, но величина этой вогнутости при диаметре круга 300—400 мм незначительна. На новых моделях станков применяются также круги формы ПВ. 
        Круг должен вращаться в направлении от режущей кромки в тело резца. Это правило должно соблюдаться при заточке и доводке всех видов инструмента, так как в этом случае получается более высокое качество режущей кромки — меньшая шероховатость и незначительные выкрашивания (особенно для твердосплавного инструмента). 
        При заточке резцов на точильно-шлифовальных станках можно строго ограничить только характеристику круга и его скорость. Подачи на глубину шлифования и продольная выполняются вручную и полностью зависят от квалификации заточника. С увеличением скорости вращения круга повышается производительность процесса обработки, но при этом возрастает опасность появления прижогов при заточке резцов из быстрорежущей стали и трещин при заточке твердосплавных резцов.

Резцы на универсально-заточном станке могут затачиваться шлифовальными  кругами чашечной формы (цилиндрической или конической) или кругами прямого  профиля. 
          При заточке чашечными кругами шлифование производится торцом круга, а при заточке кругами прямого профиля — периферией круга. Шлифование торцом круга повышает производительность процесса заточки, а также снижает удельный расход абразивного материала и шероховатость заточенной поверхности по сравнению с обработкой периферией круга. Шлифование торцом круга является основным способом заточки резцов как на универсально-заточных, так и на специальных станках для заточки резцов. 
При заточке на универсально-заточном станке резцу придают два движения: возвратно-поступательное перемещение вдоль рабочей поверхности круга (продольная подача—Snp) и перемещение на круг (подача на глубину шлифования — t). Оба эти движения осуществляются столом станка.                   

Подача на глубину шлифования может производиться на двойной  или одинарный продольный ход  стола относительно круга. При подаче на двойной ход стола съем после  прямого хода больше, чем после  обратного. Соотношение между величинами съема после прямого и обратного  ходов зависит от жесткости технологической системы. Чем выше жесткость, тем больше разница в съеме между прямым и обратным ходами. 
        Однако на универсально-заточных станках резцы обычно затачиваются с подачей на двойной ход стола, так как подачу на одинарный ход при ручном управлении практически осуществить труднее. 
        Следует отметить, что процесс резания при подаче на двойной или одинарный ход стола сопровождается ударом, так как врезание круга происходит сразу на всю глубину шлифования. Это приводит к образованию завалов на затачиваемой поверхности и появлению значительных колебаний в технологической системы. 
       Поэтому при автоматизации процесса заточки целесообразно применять непрерывную подачу, которая характеризуется скоростью перемещения инструмента на глубину резания (мм/мин). В этом случае круг плавно врезается в обрабатываемый материал и съем при прямом и обратном ходах стола одинаков. При автоматизации процесса заточки непрерывная подача обеспечивает повышение производительности процесса шлифования, снижение удельного расхода круга и уменьшение шероховатости обрабатываемой поверхности. 
        При заточке на универсально-заточном станке резцу придается возвратно-поступательное движение относительно шлифовального круга (продольная подача). При этом резец может находиться постоянно в контакте с рабочей поверхностью круга или при каждом ходе выходить из контакта с кругом. В первом случае процесс резания является непрерывным, а во втором — прерывистым. 
        При непрерывном шлифовании нет холостых пробегов резца, что приводит к повышению производительности процесса заточки по сравнению с прерывистым шлифованием. 
К недостаткам заточки с прерывистым контактом следует также отнести наличие ударов в момент входа резца в контакт, которые вызывают в технологической системе колебания (вибрацию). 
        Характерной особенностью заточки с прерывистым контактом является многократный циклический нагрев и охлаждение поверхностного слоя инструмента, что способствует образованию трещин при обработке твердосплавного инструмента. При непрерывном шлифовании затачиваемая поверхность нагревается до больших температур по сравнению с прерывистым шлифованием, так как не происходит охлаждения при холостых пробегах. 
        Поэтому при непрерывной заточке резцов из быстрорежущей стали повышается опасность образования прижогов. Однако при непрерывном шлифовании отсутствует цикличный нагрев и охлаждение поверхностного слоя, что уменьшает опасность образования трещин в твердосплавном инструменте. 
        Сопоставление особенностей этих методов показывает, что при заточке твердосплавного инструмента наиболее целесообразно применять шлифование с непрерывным контактом, а при заточке инструмента из быстрорежущей стали — шлифование с прерывистым контактом. 
На универсально-заточном станке можно производить заточку и доводку резцов абразивными и алмазными кругами и ограничивать режимы обработки. Поэтому технологический процесс заточки резцов на универсально-заточном станке является типовым. Принципы его построения — порядок операций, выбор шлифовальных кругов и режимов обработки — можно использовать и при заточке резцов на специальных станках.

Рисунок 1.5. Схема заточки круглого фасонного резца.

Ось круглого резца должна быть расположена относительно плоскости  вращения режущих кромок шлифовального  круга на расстоянии r_к= Н.

Характеристику круга  и режимы заточки резца принимаем по табл. 143, [3].

Характеристика  круга:

Форма круга – коническая чашка, которая облегчает подвод затачиваемого инструмента к  рабочей поверхности круга;

Материал круга – электрокорунд 23А (белый);

Зернистость – 20 (шлифзерно);

Твердость – М3 – мягкая;

Связка – керамическая К1 – неорганическая огнеупорная и химически стойкая связка, а абразивный инструмент приготовленный на ней обладает большой производительностью, хорошо сохраняет профиль рабочей кромки, не боится бумаги.

Режимы заточки:

Скорость круга – Vк = 24 м/с;

Продольная подача – Sпр = 0,04 м/с;

Подача на глубину –  t = 0,03 мм/дв.ход.

 

2) Проектирование  шлицевой протяжки.

2.1) Анализ исходных  данных.

Спроектировать протяжку для обработки шлицевого отверстия              D-12×92×98H8×6D9  ГОСТ 1139-80, длина обрабатываемой поверхности    L=75 мм. Материал детали: сталь 30ХГС (

Шлицевое отверстие D-12×92×98H8×6D9.

D – центрирование производится по наружному диаметру.

z=12 – число шлицев.

d=92 мм – внутренний диаметр шлицев. Назначаем предельные отклонения d=

D=98 мм - наружный диаметр шлицев. Назначаем предельные отклонения

b=6 мм – ширина шлицев.

Материал детали: сталь 30ХГС.

Таблица 2.1. Химический состав материала детали.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.28-0.35	0.9-1.2	0.8-1.1	до 0.3	до 0.035	до 0.035	0.8-1.1	до 0.3

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

Этот материал обладает ограниченной свариваемостью (сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке) и склонностью к отпускной хрупкости.