Проектирование фасонного резца и протяжки

точки.frw

Лист#1 v5.frw

Резец фасонный, граф v5.frw

Протяжка v12.frw

исходный.frw

Резец фасонный, граф v13.frw

Пояснительная записка.doc

Проектирование фасонного резца 6
1 Графический способ определения профиля фасонного резца 6
2 Аналитическое профилирование фасонного резца 6
3 Построение шаблона и контршаблона для контроля фасонного профиля резца
4 Построение графика изменения значений переднего и заднего углов режущей
кромке фасонного резца 10
5 Державка крепления круглого фасонного резца 11
6 Схема заточки фасонного резца 13
Проектирование протяжки 14
1 Выбор присоединительных частей протяжки 14
2 Проектирование черновых зубьев протяжки 14
3 Проектирование получистовых и чистовых зубьев протяжки 18
4 Допуски на размеры протяжки 19
Список использованной литературы 20
ГОСТ 380-2005 – «Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.»
ГОСТ 24853-81 – «Калибры гладкие для размеров до 500 мм. Допуски.»
ГОСТ 4044-70 – «Хвостовики круглые для протяжек. Типы и основные
ГОСТ 20365-74 – «Протяжки круглые переменного действия от 14 до 90 мм.
Конструкция и размеры»
Проектирование металлорежущих инструментов является одной из основных
дисциплин при подготовке бакалавров по специальности «Технология
машиностроения». Ее изучение должно дать будущим специалистам сведения
необходимые при разработке современных технологических процессов и
проектировании станков и инструментов.
От качества надежности и работоспособности режущих инструментов
применяемых в машиностроении в значительной степени зависят качество и
точность получаемых деталей производительность и эффективность процесса
обработки в особенности при автоматизированном производстве в условиях
гибких производственных систем.
При проектировании режущих инструментов необходимы знания теоретических
основ конструирования и расчета инструментов с использованием систем
автоматизированного проектирования (САПР) нужно уметь правильно определить
лучшие для данных условий обработки конструктивные элементы инструментов и
создавать оптимальную их конструкцию учитывая условия эксплуатации знать
основные направления их совершенствования пути повышения надежности и
эффективности представлять себе возможные направления и перспективы
развития режущего инструмента.
В современном машиностроении обработка резанием является главным
технологическим методом обеспечивающим высокое качество и точность
обрабатываемых поверхностей деталей. Эффективность машиностроения должна
повышаться за счет увеличения удельного веса автоматизированного
оборудования в том числе автоматических линий станков с ЧПУ
роботизированных оснащенных микропроцессорной и вычислительной техникой
гибких автоматизированных комплексов (ГАК) и гибких производственных систем
(ГПС) позволяющих быстро и эффективно перестраивать производство на выпуск
Эффективная эксплуатация такого оборудования невозможна без создания
совершенной инструментальной оснастки обладающей повышенной надежностью
обеспечивающей экономичное трудосберегающее использование дорогостоящей
прогрессивной 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.
Проектирование фасонного резца
1 Графический способ определения профиля фасонного резца
Для графического построения профиля резца необходимо определить передний
[pic] и задний [pic] углы резца. Углы назначаются исходя из твердости
материала обрабатываемой заготовки и предела прочности при растяжении
заданного материала заготовки.
Согласно задания материал обрабатываемой заготовки Сталь Ст 3
твердость которой согласно ГОСТ 380-2005 – НВ 145 а предел прочности
[pic]=500МПа. Тогда согласно [1] табл. 47 значение переднего угла
[pic]=250 заднего угла следует выбирать из диапазона значений от 8 до 12
Окончательно принимаем [pic]=250 [pic]=100.
Произведем построение (приложение А):
) Построим профиль заготовки для чего проводим ось от которой
откладываются соответствующие размеры профиля заготовки;
) На профиле заготовки отметим характерные точки 123 11;
) Спроецируем точки 123 11 на ось 001 получим точки 1'2'3' 11';
) Из центра 0 проведем окружности соответствующих радиусов в
результате получим проекцию заготовки на плоскость перпендикулярную оси
) Для определения центра резца через точку 8'-9' проведем лучи под
углами [pic]=250 и [pic]=100 и на расстоянии [pic] мм для максимальной
глубинны профиля [pic]мм проводим линию параллельную касательной к
наибольшей окружности профиля и перпендикулярной к оси 001;
) Проведем биссектрису угла образованного линией проведенной на
) Точка пересечения биссектрисы и луча проведенного под углом 100
является центром резца обозначим ее 02;
) Для определения соответствующих радиусов резца необходимо провести
дуги с центром в точке 02 и радиусом проходящим через характерные точки;
) Для построения профиля резца проведем линии касательные к окружностям
резца и перпендикулярные к оси 0203 и линии перпендикулярные оси исходной
заготовки и проходящие через точки 1'2'3' 11' в месте пересечения
соответствующих линий получим характерные точки профиля резца и обозначим
) Соединив точки 1''2''3'' 11'' получим профиль резца.
2 Аналитическое профилирование фасонного резца
Определим общую длину резца [pic]:
[pic] - дополнительная длина резца вводимая с учетом погрешности вылета
прутка и для фиксации торцевой точки при последующей подрезке торца
принимается в диапазоне от 2 до 3 мм;
[pic] - длина подрезки принимается в диапазоне от 2 до 3 мм.
Подрезка имеет угол в плане [pic] для того чтобы задний угол [pic] был
Габаритные и конструктивные параметры резца с торцевым рифлением для
наибольшей глубины профиля [pic]мм выбираем из стандартных значений [1]
табл. 46 и сведем в таблицу 1.
Габаритные и конструктивные параметры резца
D d(H8) d1 bmax K r d2 l2
Дальнейший расчет ведется для каждой характерной точки профиля детали по
алгоритму приведенному в [2]:
На рисунке 1 представлены геометрические параметры которые используются
Рисунок 1 – Геометрические параметры при аналитическом профилировании
круглого фасонного резца
При профилировании фасонного резца используются характерные точки схема
расположения которых изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 –Схема расположения характерных точек
Проведем расчет для всех характерных точек профиля резца по алгоритму 2.
Результаты расчетов сведем в таблицу 2.
Результаты расчетов по алгоритму 2
Шаг Характерная точка
Точка 389 Точка 4 Точка 51011 Точка 67
Продолжение таблицы 2
[pic] 0338 0282 0241 0211
[pic] 11763 14392 16982 19548
[pic] 27 5329 7918 10485
[pic] 21874 19246 16656 1409
[pic] 0787 0894 1033 1221
[pic] 27819 25806 23939 22232
Высота установки резца [pic] определяется по формуле:
[pic] - задний угол резца град.
С учетом принятых величин по формуле:
Определяем допуск на высотные размеры [pic]:
[pic] - допуск на базовый размер мм.
Основные отклонения для диаметров посадочного отверстия [pic] [pic].
3 Построение шаблона и контршаблона для контроля фасонного профиля
Построение шаблона и контршаблона для контроля фасонного профиля резца
сводится к определению разности радиусов [pic] всех узловых точек
рассчитанного фасонного профиля относительно узловой точки:
[pic] - радиус точки [pic] мм.
С учетом принятой узловой точки 12 по формуле 4:
Допуски на шаблон и контршаблон назначаются по ГОСТ 24853-81. Для
контроля изделий типа «вал» 11-го квалитета точности допуск на изготовления
шаблона [pic] равен 0011 мм. Предельные отклонения назначаются
Допуск на контршаблон [pic] равен 00025 мм. Предельные отклонения
назначаются симметрично.
4 Построение графика изменения значений переднего и заднего углов
режущей кромке фасонного резца
Для построения графиков воспользуемся результатами расчетов при
аналитическом профилировании фасонного резца (таблица 2). Передний угол
[pic] определен для каждой из узловых точек а задний угол [pic] найдем из
С учетом расчетов по формуле 6:
Построим графики выражающие зависимость [pic] (рисунок 3)
Рисунок 3 – График зависимости заднего (а) и переднего (б) углов от
5 Державка крепления круглого фасонного резца
На рисунке 5 показана державка для крепления круглого фасонного резца на
переднем поперечном суппорте автомата. Корпус державки 5 своим основанием
устанавливается на суппорте с помощью направляющей планки 7 и болта 4 с
Рисунок 5 – Эскиз крепления резца в державке
Ввиду того что шпиндель автомата имеет левое вращение передняя
поверхность резца 11 должна быть обращена вниз.
Для крепления в державке круглый резец снабжается точным базовым
отверстием через которое проходит оправка 12 с гайкой 8 соединяющая резец
с корпусом державки. Оправка предохраняется от проворота штифтом 1. В целях
создания у резца заднего угла его центр при установке в державку
располагается ниже оси шпинделя автомата. Для предварительной установки
режущей кромки по высоте боковая сторона резца снабжается сменным зубчатым
кольцом 10 соединяемым с ним при помощи штифта 13. Зубья кольца 10
контактируются с аналогичными зубьями имеющимися на регуляторе 9. Точную
установку режущей кромки по высоте производят поворотом резца вокруг оси с
помощью червяка 2 и регулятора 9.
При установке круглого фасонного резца необходимо чтобы его ось была
расположена строго параллельно оси детали. Вследствие этого у державок
фасонных резцов обеспечивается возможность регулировки их положения в
горизонтальной плоскости. Такая регулировка производится специальными
установочными винтами 6 посредством направляющей планки 7.
Конструктивные размеры державки представлены в [3] табл. 47.
6 Схема заточки фасонного резца
Заточку круглых фасонных резцов производят по передней поверхности при
этом угол заточки резцов [pic]. Непосредственная установка круглых фасонных
резцов для их заточки под углом [pic] а также измерение у них углов [pic]
представляет некоторые трудности; поэтому используется вспомогательная
величина [pic] равная расстоянию от оси резца до продолжения его передней
Необходимы для создания угла [pic] поворот резца достигается
соответствующим расположением резца в державке. Задний угол фасонного резца
зависит только от его установки в рабочее положение а передний угол
зависит как от заточки так и от установки резца и является замыкающим
членом размерной цепочки.
Передний угол [pic]предназначен для обеспечения оптимального
стружкообразования при наименьших нагрузках на режущий инструмент по
передней поверхности в процессе резания.
Прочность режущего клина с увеличением угла [pic]уменьшается а с
уменьшением – увеличивается.
Задний угол оказывает влияние на величину и форму участков износа задней
поверхности: с уменьшением заднего угла площадка износа захватывает большие
участки задней поверхности с увеличением заднего угла площадка износа
уменьшается. Задний угол оказывает также влияние и на возникающие при
резании колебания в особенности высокочастотные и создание на задней
поверхности площадки с уменьшенным задним углом может способствовать
демпфирования таких колебаний.
Проектирование протяжки
1 Выбор присоединительных частей протяжки
Согласно рекомендациями приведенным в [6] диаметр [pic]хвостовика
предварительно принимается меньше диаметра отверстия под протяжку не менее
чем на 03 мм а затем корректируется по стандартному ряду по ГОСТ 4044-70.
Таким образом имеем [pic]= 32 мм.
Так же вышеприведенным стандартом устанавливается размер на шейку
протяжки диаметр которой [pic]= 32 мм а длинна [pic]=20 мм.
Длину переходного конус [pic] согласно рекомендациям принимают из
диапазона значений [pic]мм а меньший диаметр принимается равным диаметру
шейки [pic]. Окончательно принимаем [pic]=15 мм [pic]= 32 мм.
Длину передней направляющей принимают [pic] в диапазоне значений от
[pic] до 075[pic] а диаметральный размер [pic]принимается равным диаметру
отверстия под протяжку. Окончательно принимаем [pic]=55 мм [pic] = 35 мм.
Длина задней направляющей [pic] принимается равной 50 мм для длины
протягиваемого отверстия [pic]= 70 мм а диаметр принимается равным
диаметру отверстия после протягивания т.е. [pic]мм.
2 Проектирование черновых зубьев протяжки
Определим шаг [pic] черновых зубьев протяжки:
где [pic] - длина протягиваемого отверстия мм.
Окончательно принимаем в качестве шага величину наиболее близкую в
стандартном ряде шагов: [pic] мм.
Проверим количество одновременно работающих зубьев [pic] по формуле:
где [pic] - принятый шаг зубьев мм.
В соответствии с расчетами в процессе протягивания будут принимать
участие от [pic] до [pic]= 6 зубьев.
Для определения глубины канавки[pic] воспользуемся условием жесткости
где [pic] - диаметр отверстия под протягивания мм.
Принятая глубина канавки [pic] не должна превышать значения
рассчитанного по формуле 9.
В [1] (таблица 16) даны рекомендованные глубины канавок в зависимости от
принятого шага. Для шага [pic]мм наибольшая глубина протяжки [pic] не
превышающая значения рассчитанного по формуле 9 принимается равной 5 мм.
Для дальнейшего расчета устанавливаем число зубьев в группе [pic].
Последующий расчет черновой части протяжки сводится к определению
минимального подъема на зуб или группу зубьев по которому определяют число
групп зубьев следовательно и длину черновой части протяжки.
Подъем на группу зубьев [pic] принимаем из рекомендованного диапазона от
дом 02 мм. Для протягивания отверстий большего диаметра принимают
большее значение а для отверстий меньшего диаметра – меньшее. Данное
ограничение обусловлено невозможностью разделения стружки на сегменты
необходимой величины при больших значениях подъема зуба и малых значениях
размера выкружки а также увеличением при больших величинах подъема
вспомогательной кромки зубьев.
В соответствии с рекомендациями принимаем величину подъема на группу
Далее определяем максимально допустимую величину подъема зуба с точки
зрения возможности свертывания стружки в спиральный валик [pic]
Для этого определим ширину срезаемого слоя [pic]:
[pic] - число выкружек одного зуба группы.
Число выкружек одного зуба [pic] выбираем из ГОСТ 20365-74 по диаметру
хвостовика [pic] протяжки диаметру отверстия после протягивания [pic]. Для
[pic]=32 мм и [pic] число выкружек [pic]=8. Тогда по формуле 10 [pic]:
С учетом рассчитанных значений по [6] (таблица 17) [pic]=02 мм.
Далее определим величину подъема зуба [pic] допустимую из расчета объема
впадины. Для этого по [6] (таблица 18) выбираем коэффициент заполнения
стружечной канавки [pic] ([pic]) и рассчитываем максимально допустимую
где [pic] - длина протягиваемой поверхности мм.
С учетом принятых [pic] и [pic] по формуле 11 находим [pic]:
Далее определяем величину подъема [pic] допустимую с точки зрения
прочности протяжки. Для этого находим лимитирующую силу [pic] максимально
допустимую прочностью протяжки:
[pic] - соответствующее напряжение кгмм2.
Для инструментальной стали Р18 из которой изготавливается протяжка
По формуле 12 найдем [pic]:
Далее находим силу резания [pic] на 1 мм длины кромки протяжки:
где [pic] - максимальное число зубьев принимающих участие в резании.
В соответствии с полученными значениями по [6] (таблица 20) выбираем
максимально допустимую величину [pic]. Для углеродистых сталей твердостью
до 229 HB и [pic] кгмм допустимая величина подъема зуба [pic]=03 мм.
Сравнивая полученные значения величины подъема зуба видим что
наименьшей из них является величина [pic]мм а следовательно дальнейшие
расчеты производим исходя из ее величины.
Для определения числа зубьев черновой секции протяжки определим припуск
на чистовое и черновое протягивание. Согласно [5] технологический припуск
на чистовое протягивание отверстий с номинальным диаметром от 30 до 50 мм
выполняемых по девятому квалитету допуска размера составляет 0062 мм. Для
протяжек группового резания количество черновых зубьев определяется по
[pic] - подъем на зуб мм.
Тогда по формуле 14:
Округляем до [pic]. Тогда длина черновой секции протяжки:
В соответствии с рекомендациями передний угол [pic] зуба протяжек для
стали твердостью от 198 до 229 НВ принимается равным 150 а задний
3 Проектирование получистовых и чистовых зубьев протяжки
Между черновой и чистовой секциями протяжки помещается промежуточная
группа зубьев с подъемом равным 04-06 от подъема черновых зубьев. Тогда
подъем промежуточных числовых зубьев [pic]:
Число секций принимаем равным [pic] в которой находится два зуба.
Чистовая секция протяжек группового резания может работать одинарным или
групповым методом. Число секций для группового способа определяется в
зависимости от подъема черновых зубьев. По таблице 21 [6] для подъема
черновой секции до 1 мм включительно число секций принимается равным 1. Но
с учетом округления черновых зубьев до целых чисел рекомендуется принять
число секций равным 2. Тогда подъем на группу чистовых зубьев [pic].
Шаги чистовых зубьев допускается выполнять одинаковыми с шагами черновых
Передний угол [pic] для чистовых зубьев принимается равным переднему
углы черновых зубьев а задний угол [pic] уменьшают до 20.
Для получения гладкой зеркальной поверхности отверстий во втулках их
стали протяжки снабжают выглаживающими зубьями. Эти зубья не срезают
стружку а производят наклеп и уплотнение поверхности. Обычно в этом случае
имеет место наряду с остаточной также и упругая деформация вследствие
чего получающийся на детали диаметр отверстия меньше диаметра выглаживающих
зубьев. Разность диаметров принимается равным 01 мм.
Общая длина чистовой секции [pic] определяется как:
где [pic] - число промежуточных чистовых и выглаживающих зубьев
[pic] - шаг между зубьями секции чистовой секции мм.
По формуле 16 общая длина чистовой секции:
Общая длина протяжки [pic] определяется формулой:
Такая длина протяжки удовлетворяют условию приведенному в [6] (таблица
4 Допуски на размеры протяжки
Допуск на диаметр зуба для протяжек диаметром менее 80 мм при подъеме
на зуб свыше 008 мм составляет 0015 мм. Допуск на шаг чистовых и
черновых зубьев – 04 мм. Допускаемое отклонение диаметра калибрующих
зубьев при номинальном диаметре протяжки от 30 до 50 мм – 001 мм.
Радиальное биение чистовых и выглаживающих зубьев и задней направляющей не
должно превышать 0005 мм. Отклонение глубины стружечной канавки
допускается не более +05 мм. Допуски на хвостовик и шейку приведены в
ГОСТ 4044-70.Допуск на задние углы чистовых и черновых зубьев [pic]. Допуск
на передний угол черновых и чистовых зубьев [pic].
Список использованной литературы
Нефедов Н.А. Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию
металлов и режущему инструменту – М.: Машиностроение 1990. – 448 с.
Сахаров Г.Н. Арбузов О.Б. Боровой Ю.Л. Гречишников В.А. Кисилев
А.С. Металлорежущие инструменты: - М.: Машиностроение 1989. – 328 с.
Шепсенвол А.И. Вспомогательный инструмент в приборостроении – М.:
Машгиз 1962. – 181 с.
Боярский В.Г. Жунусова А.Ш. Проектирование фасонных резцов -
Караганда: Изд-во Кар ГТУ 2006-78 с.
Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т. 1Под ред.
А.Г.Косиловой Р.К. Мещерякова. – 4-е изд перераб. и доп. – М.:
Машиностроение 1986. - 496 с.
Семенченко И.И. Матюшин В.М. Сахаров Г.Н. Проектирование
металлорежущих инструментов М.: Машгиз 1963. – 955 с.
Основы теории резания и режущий инструмент
Проектирование металлорежущего инструмента
) Спроектировать фасонный резец для детали
К материал детали - Сталь Ст 3;
) Спроектировать протяжку по выданному заданию.

Протяжка.frw

Резец фасонный, граф v12.frw

Протяжка v5.frw

Лист#1 v12.frw

Лист#1.frw