Режущий инструмент

Содержание

 

 

     Введение

     Цель  данного курсового проекта является расчет и конструирование инструмента для обработки деталей заданного профиля.

     По  форме и конструкции фасонные резцы делят на круглые (дисковые) призматические и стержневые. Призматические резцы отличаются от стержневых лучшими режущими свойствами и более высокой точностью обработки. Круглые резцы более технологичны в изготовлении и допускают большее число заточек. Эти резцы имеют кольцевые и винтовые образующие. Материалом для круглых фасонных резцов служит преимущественно быстрорежущая сталь. Для экономии быстрорежущей стали призматические резцы могут быть выполнены сварными. Резцы с пластинами из твердых сплавов применяют реже, чем резцы из быстрорежущей стали, вследствие значительной трудности шлифования их профиля и меньшего допустимого числа заточек.

     Для закрепления круглых фасонных резцов в державку у торцовых поверхностей этих резцов предусматривают рифления, отверстия под штифт или пазы на торце. Круглые фасонные резцы закрепляют также затяжкой (благодаря силе трения).

     Конструктивные  и габаритные размеры фасонных резцов можно выбирать в зависимости от наибольшей глубины профиля изготовляемой фасонной детали.

     Геометрические  элементы лезвия фасонных резцов зависят  от материала заготовки и подачи.

     Круглые резцы для внутреннего фасонного  растачивания, вследствие малых габаритных размеров, могут быть выполнены с хвостовиком, цельными или сварными. Для облегчения ввода резца в отверстие верхнюю часть резца срезают под углом 50°. Максимально допустимый диаметр резца не должен превышать 0,8d отверстия.

     Для крепления фасонных резцов на станках могут быть применены державки и приспособления разнообразных конструкций, в зависимости от того, возможно ли их размещение на суппортах станков и каковы размеры посадочных мест, допустимые силы резания, а также погрешности, допущенные при установке и регулировании режущей кромки, относительно высоты центра заготовки.

     Профиль фасонного резца, как правило, не совпадает с профилем исходной заготовки. Поэтому эти профили необходимо скорректировать. Профиль фасонного резца можно рассчитать двумя основными способами: аналитическим (расчетным) или графическим.

     Червячная фреза представляет собой червяк, профиль витка которого соответствует  профилю обрабатываемой детали, обрезанный в режущий инструмент прорезанием  стружечных канавок и затылованием зубьев.

     Фрезы, для получения одинаковых условий  резания на обоих боковых сторонах зубьев, обычно проектируются с винтовыми  стружечными канавками, угол наклона  которых на делительном цилиндре берется равным углу подъема резьбы исходного червяка. При обработке  осуществляется как бы зацепление исходного червяка и детали. Приближенно зацепление червячной фрезы и детали рассматривается как зацепление плоской рейки с деталью.

     Процесс обработки червячными фрезами сводится к процессу нарезания зубчатых деталей  гребенками и профиль червячной фрезы определяется в нормальном сечении, как профиль рейки, сопряженной с обрабатываемой деталью.

     Червячные фрезы могут быть трех типов: архимедовы (с прямолинейным профилем в осевом сечении), эвольвентные и фрезы с  прямолинейным профилем в нормальном сечении (по витку или впадине). Архимедовы и эвольвентные червячные фрезы изготавливают, в основном, для фрезерования червячных колес, причем первые из них – архимедовы червячные фрезы – получили большее распространение, так как их проще изготавлять, чем эвольвентные фрезы.

     Червячные фрезы с прямолинейным профилем в нормальном сечении получили широкое  распространение для фрезерования цилиндрических колес с прямыми  и винтовыми зубьями, и до настоящего времени они являются основным типом  фрез для данного фрезерования. Наряду с этим для фрезерования цилиндрических колес находят применение архимедовы червячные фрезы с прямолинейным профилем в осевом сечении и даже с прямой канавкой. Кроме указанных типов червячных фрез, применяются конические червячные фрезы и глобоидальные фрезы.

     Черновые  червячные фрезы делают пониженной точности, часто с нешлифованным  профилем зуба. Для повышения производительности черновые фрезы иногда делают двухзаходными. При увеличении числа заходов  фрезы в определенное число раз, во столько же раз должна увеличиваться частота вращения нарезаемого колеса. Однако повышение производительности при применении двухзаходных фрез сравнительно невелико (до 20%), так как с увеличением угла наклона канавок резко ухудшаются условия резания на боковых сторонах профиля, и приходится снижать подачу. Применение трехзаходных фрез совершенно не оправдывается.

     Чистовые  червячные фрезы, как правило, изготовляют  однозаходными, с прямолинейным  профилем в нормальном или осевом сечениях. Чистовые фрезы изготовляют трех типов и четырех классов точности:

- тип I — цельные прецизионные класса точности АА;

- тип II — цельные общего назначения классов точности А, В и С;

- тип III — сборные классов точности А, В и С.

     Фрезы класса АА используют для нарезания колес 7-й степени точности, класса А — 8-й степени, класса B – 9-й степени и класса С – 10-й степени точности.

     Особо точные (прецизионные) червячные фрезы  отличаются от чистовых тщательностью  выполнения, жесткими допусками и  увеличенным диаметром (увеличение диаметра приводит к повышению точности профиля фрезы).

     Сборные червячные фрезы со вставными гребенчатыми ножами изготавливают для экономии инструментального материала. Корпус этих фрез из конструкционной стали, а гребенчатые ножи – из быстрорежущей стали или твердого сплава. Имеется много конструкций сборных червячных фрез.

     Различные зубчатые детали фасонного профиля  обрабатываются червячными фрезами  на специальных зубофрезерных станках, широко распространенных в промышленности. Зубофрезерование червячными фрезами представляет непрерывный процесс, чем и объясняется его высокая производительность.

 

1 Проектирование фасонного резца

1.1 Исходные данные на проектирование:

материал  заготовки – Сталь 38ХС;

форма фасонного резца – круглая;

размеры детали приведены на рисунке 1. 

 

Рисунок 1. Эскиз детали

1.2 Определение размеров конструктивных элементов фасонного резца

            Основные конструктивные элементы фасонных призматических резцов показаны на рисунке 2:

 

 
 
 
 
 
 
 

 

Рисунок 2. Основные конструктивные элементы

фасонного дискового резца с торцовыми  рифлениями

 

  Размеры конструктивных элементов фасонных дисковых резцов с торцовыми рифлениями определяются по таблице [1], в зависимости от наибольшей глубины профиля заготовки t_max, который определяется по формуле:

,

где D_max, D_min – соответственно максимальный и минимальный диаметры детали.

            Определенные размеры  конструктивных элементов резца  сведены в таблицу 1. 

Таблица 1– Размеры конструктивных элементов резца

в, миллиметрах 

1.3 Определение углов режущей части резца

            Фасонный резец  должен иметь соответствующие задний α₀ и передний γ₀ углы, чтобы процесс снятия стружки проходил нормально. Значение переднего угла зависит от обрабатываемого материала, и выбирается по таблице [2].

            Для стали 38ХС, имеющую предел прочности σ_в=930 МПа принимают γ₀=5° .

            Задний угол для  дисковых резцов принимается равным 10 – 12° [2], принимаем α₀=10°.

            При расчете и изготовлении фасонных резцов так же используется угол заострения β₀. Передний, задний углы и угол заострения связанны соотношением [1]:

α₀ + γ₀ + β₀ = 90. 

            Из этого соотношения  находим угол заострения:

β₀ = 90° – α₀ – γ₀

β₀ = 90° – 10 – 5 = 75°

1.4 Аналитический расчет профиля фасонного резца.

            Для проведения расчета  на чертеже детали, прежде всего, указываем базовые точки (рисунок 3), и выражаем все диаметральные размеры через радиусы, а линейные проставим от правого торца детали:

     r₁=12 мм;

     r₂=16 мм;

     r₃=29 мм;  

     l₁=12 мм;

     l₂=40 мм;

     l₃=56 мм;

Рисунок 3. Эскиз детали с базовыми точками 

      Определяем  сумму углов в базовой точке

S₀ = a₀ + g₀ ,

где  a₀ – задний угол;

 g₀ – передний угол.

S₀ = 10˚ + 5˚=15˚

      Определяем  расстояние от центра детали до плоскости  передней поверхности

A₀ = r_баз sin g₀ ,

где r_баз – наименьшем диаметре детали.

A₀ = 12 sin 5˚=1,045 мм

      Определяем  передний угол в текущей плоскости

,

где r_i – радиус детали в конкретной точке.

      Определяем  расстояние от текущей точки до оси

B_i = r_i cos (g₀ + g_i)

B_1,2 = 12 cos (5˚ + 5˚) = 11,817 мм

B_3,4 = 16 cos (5˚ + 3,747˚) = 15,813 мм

B_5,6 = 29 cos (5˚ + 2,065˚) = 28,779 мм

      Определяем  промежуточную величину

K_i = ±( B_i - r_баз)

  K_1,2 = ±( 11,817 - 12) = - 0,183 мм

K_3,4 = ±( 15,813 - 12) = 3,813 мм