Резец фасонный протяжка наружная сборная

Rezhushy instrument МОЙ.docx

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Станки и инструменты»
ПРОТЯЖКА НАРУЖНАЯ СБОРНАЯ
Пояснительная записка
по дисциплине «Режущий инструмент»
КР.РИ.ТМ.09 - 3.000.ПЗ
2.Графическое построение фасонного резца 3
3. Аналитический расчет фасонного резца 4
4.1. Расчет сил резания 6
4.2. Расчет резьбы болта на срез 6
Протяжка наружная сборная 11
2. Расчет режущей части 11
2.1. Расчет числа зубьев 11
2.2. Расчет высоты зубьев 12
2.3. Выбор параметров стружечных канавок .14
2.4. Выбор геометрических параметров и шероховатостей поверхностей зубьев протяжки ..15
2.5. Расчет угла наклона зубьев ..16
3.Силовой расчет протяжки .17
3 .1. Расчет сил резания 17
3.2. Расчет шпонок 19
Список используемой литературы 22
Задан профиль детали с основными размерами. По данному профилю необходимо спроектировать и рассчитать фасонный резец.
Графическое построение фасонного резца
Предварительно делается выбор переднего γ и заднего α углов. Передний угол γ выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала. В таблице 2.1. приведены рекомендуемые значения переднего угла γ.
Принимаем γ=20° т.к. обрабатываемый материал мягкая сталь (сталь 15).
Задний угол α зависит от формы и типа фасонного резца. Задний угол α для резцов из твердых сплавов выбирают равным 6 - 12 град. принимаем α=10°
Далее определяется наружный диаметр резца D1= 2R1 с учетом высоты профиля детали tmax. Из центра O1 детали проводим две концентрические окружности радиусами равными наибольшему rmax и наименьшему rmin радиусам детали. Через точку А под углом γ=20° проводим линию изображающую след плоскости заточки передней грани резца. Из той же точки А проводим линию под углом α=10° равным заднему углу резца. Hа расстоянии К от точки касания В проводим линию перпендикулярную О1О1 которая пресекаясь с линией передней грани в точке С образует с последней угол . Из полученной точки С проводим биссектрису делящую угол пополам. Точка пересечения биссектрисы и линии идущей под углом α=10° будет искомой точкой О2 - центром круглого резца зная который можно проведя окружность радиуса R1 определить графически остальные размеры резца (R2 R3 и т.д.).
Аналитический расчет фасонного резца
Согласно общей схеме расчета профиля круглого фасонного резца с передним углом γ не равным нулю зная размеры В1 В2 В3 и т. д. можно путем решения соответствующих треугольников определить размеры радиусов резца R2 R3 и т.д.
Необходимо обратить внимание на то что если передний угол γ больше нуля то центр резца О2 будет находиться выше оси О1-О1 на которой расположен центр детали О1 на величину
hр = R1 sin α = 4332 sin 10 = 967 мм.
При аналитическом расчете радиусов Rj резца соблюдается следующая последовательность.
Сначала из графического построения определяется наибольший радиус резца R1 = D12. Для этого измеряем диаметр D1 резца и округляем его до ближайшего нормального линейного размера. Значения D1 и Изм.
ширины резца Lр должны соответствовать рядам предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84) и нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69).
D1=180 мм а Lр =160мм.
Далее производим вычисления согласно общей схеме расчета соответствующих величин в следующем порядке:
). Определяем расстояние h от линии аМ (проведенной под углом γ) до центра детали О1
) Определяем размеры Cj через вычисление Aj и γj соответствующих треугольников JaO1 (laO1 2аО2 ЗаО1 и т.д.):
Sinγ2=hr2=71825=029 γ2=14°8’
Sinγ3=hr3=71826=028 γ3=13°9’
Sinγ4=hr4=71836=02 γ3=12°27’
A1=r1cosγ1=21cos20°=6733 мм;
A2=r2cosγ2=25cos1654°=7176 мм;
A3=r3cosγ3=26cos1618°=7791 мм;
A4=r3cosγ3=36cos1136°=8219 мм;
С2=А2-А1=7176-6733=1022 мм;
С3=А3-А1=7791-6733=409 мм;
С4=А4-А1=8219-6733=1486 мм;
). Определяем радиусы резца R1 R3 и т.д. через параметры j и Bj треугольников JMO2 (1МО2 2МО2 ЗМО2 и т.д.):
=α+γ=10°+14°59’=25°; H=O2M=R1s
B1=R1cos1=56cos30°=5047 мм;
B2=B1-C2=5047- 1022=4632мм;
B3=B1-C3=5047- 409=4017 мм;
B4=B1-C4=5047- 1486=359 мм;
tg2=HB2=23564632=065 2=2658°
tg3=HB3=23564017=067 3=3025°
tg4=HB4=2356359=099 4=338°
R2=Hsin2=B2cos2=4632054=52мм
R3=Hsin3=B3cos4=4017055=4658мм
R4=Hsin4=B4cos4=35907=4286мм
Величина Н - высота заточки резца которая при переточках автоматически обеспечивает получение переднего угла γ так как круглые фасонные резцы перетачиваются только по передней поверхности. Высота заточки Н наносится при маркировке на тело круглого фасонного резца поэтому она указывается на рабочем чертеже с точностью до трех знаков после занятой.
Ширина резца Lр в случае когда деталь имеет свободные торцевые поверхности обязательно должна быть больше ширины обрабатываемого профиля детали L чтобы с гарантией перекрывать все возможные отклонения линейного размера L в пределах его допуска. Для определения ширины резца Lр к величине ширины обрабатываемого профиля детали L (длине детали) необходимо прибавить 15+2 мм и полученный размер округлить до ближайшего большего нормального линейного размеру по ГОСТ 6636-69.
4.1. Расчет сил резания
Круглые фасонные резцы закрепляются на державке с помощью болта который одновременно играет роль оси для точного позиционирования резца. Крутящий момент возникающий на резце при воздействии сил резания на режущую кромку должен полностью передаваться на державку за счет сил трения возникающих на площадках трения между резцом и державкой при затяжке упомянутого болта-оси. Все механизмы регулировки положения резца не должны нести нагрузку возникающую от сил резания при обработке. Для круглого фасонного резца обе площадки трения можно условно представить в виде колец имеющих наибольший rmax и наименьший rmin радиусы.
Силовой расчет заключается в расчете на срез резьбы силового болта закрепляющего резец на державке. Для этого необходимо разобраться в работе различных конструкций державок (механизмы крепления регулировка и передача сил резания) и выбрать по литературным источникам приемлемую для себя конструкцию или разработать свою.
При этом необходимо учитывать что если ширина резца Lр превышает его диаметр D1 (широкий резец) то обязательно применяется двух опорная схема закрепления резца. В ином случае (узкий резец) на усмотрение проектанта закрепление может быть осуществлено как консольно так и на двух боковых опорах.
Силовой расчет производится в следующем порядке.
). Определяем режим резания: скорость резания и подачу.
Подача (S ммоб) при фасонном точении выбирается в зависимости от ширины резца и диаметра обработки составляет 0025-0055 ммоб принимаем S=004 ммоб.
Скорость резания (V ммин) при отрезании прорезании и фасонном точении определяется по формуле:
где среднее значение стойкости Т при одноинструментной обработке составляет 30-60 мин принимаем Т=40 мин. Значение коэффициента Cv показателей степени у и т приведены в таблице 17 .
Выбираем вид обработки фасонное точение тогда материал режущей части резца Р18 Cv= 227; у = 050; т = 030.
Коэффициент Кv = КMv КПv КИv где
КMv- коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;
КMv=КГ в=610 MПа – предел прочности при растяжении (временное сопротивление) КГ и nv выбираются по таблице 2 принимаем КГ=10 nv=175 тогда КМv= КГ=10=14356;
КПv- коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания выбираем из таблицы 5 КПv .= 08 - 085 принимаем КПv= 08;
КИv - коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на
скорость резания принимаем для материала Р 18 КИv = 03.
Тогда Кv = КMv КПv КИv =143560803=03445.
Найдя все коэффициенты вычисляем скорость резания
=CKTmSy=2270344540030(004)050=1293 ммин
). Определяем составляющую силы резания Pz
Постоянная Ср и показатели степени n=0;
t – Длина лезвия резца t=10+113+8+1442+12=5572мм
Кp - поправочный коэффициент учитывающий фактические условия резания;
Кp = КMp Кφp Кγp Кλp
Кφp;Кγp;Кλp - поправочные коэффициенты учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали;
При φ=90° принимаем Кφp=108;
При γ=20° принимаем Кγp=115;
При λ=0° принимаем Кλp=10;
Все выше указанные коэффициенты приняты для быстрорежущей стали и для составляющей силы Pz.
Кp = КMp Кφp Кγp Кλp =09302378 108 115 10 = 115536
Pz =10 Cp tx Sy Vn Кp =10 212 5572 004075 129290 115536 = 12207Н = 12207кН
4.2. Расчет резьбы болта на срез
). Определяем крутящий момент Мкр для наибольшего диаметра резца R1 по формуле:
М кр = PZ . R1 = 12207кН 4332мм = 5288 кН мм
). Определяем момент трения МТР который необходимо создать для предотвращения проворачивания резца. Коэффициентом задается необходимый запас надежности закрепления
МТР=15 М кр=155288=7932 кНмм
). Находим две площадки трения по которым передается крутящий момент Мкр на державку резца (т.е. при прочерчивании конструкции резца с державкой определяем наружный и внутренний диаметры кольцевых площадок контакта: головки болта боковой поверхности вилки державки Изм.
шайбы торца регулирующего элемента и др.). Определяем по измеренным диаметрам соответствующие величины радиусов площадок трения r1max r1min r2max r2min.
). Определяем осевую силу создаваемую при затяжке болта-оси
где f – коэффициент трения (сталь по стали f=018);
- приведенный радиус
r1ma r1m r2ma r2min=8мм.
rпр=r1max3-r1min3r1max2-r1min2+r2max3-r2min3r2max2-r2min2=173-83172-82+133-83132-82=356мм
Pос=3Мтр2frпр=379322018356=185674кН
) По определенной осевой силе Рос проверяем резьбу крепежного болта на срез по формуле:
d – Внутренний диаметр резьбы болта d=18мм
Кп- коэффициент полноты резьбы Кп=0.87
ср=185674314180872356=137(МПа)
Предел прочности материала на срез
Материал болта принимаем Сталь 50ХН(з-о)
Условие прочности резьбы на срез выполняется
Протяжка наружная сборная
Задан профиль детали с основными размерами. По данному профилю необходимо построить и рассчитать наружную протяжку.
2. Расчет режущей части
2.1. Расчет числа зубьев
Общее число зубьев Z определяется как сумма режущих зачистных и калибрующих.
Где - Zp число режущих зубьев;
Z з - число зачистных зубьев;
Zк - число калибрующих зубьев.
Число режущих зубьев Z р определяется по формуле:
Sz - подъем на зуб который выбирается по таблице 2.1
Тогда zp=HmaxSz+1 2=15005+1=31
Число зачистных зубьев располагающихся между режущими и калибрующими принимается - 1-2 Zз =2.
Число калибрующих зубьев для наружных протяжек берется равным 3-5
Значит Z = Z р + Z з + Zк = 31 + 2 + 3 = 36
2.2. Расчет высот зубьев
Высоту первого зуба Н1 режущего элемента (расстояние от его основания контактирующего с регулировочным клипом до режущей кромки) принимают по конструктивным соображениям в зависимости от выбранного профиля стружечной канавки и принятого способа закрепления режущего элемента в корпусе секции. Высота каждого последующего j-ro режущего зуба определяется путем прибавления величины подъема на зуб Sz к высоте предыдущего зуба
Возьмем Н1 = 20 мм тогда высоты калибрующих зубьев будут равны:
Н2 =Н1 +Sz (2 - 1)= 20+005 (2 - 1) =2005мм;
Н3 =Н1 +Sz (3 - 1)= 20+005 (3 - 1) =201мм;
Н4 =Н1 +Sz (4 - 1)= 20+005 (4 - 1) =2015мм;
Н5 =Н1 +Sz (5 - 1)= 20+005 (5 - 1) =202мм;
Н6 =Н1 +Sz (6 - 1)= 20+005 (6 - 1) =2025мм;
Н7 =Н1 +Sz (7 - 1)= 20+005 (7 - 1) =203мм;
Н8 =Н1 +Sz (8 - 1)= 20+005 (8 - 1) =2035мм;
Н9 =Н1 +Sz (9 - 1)= 20+005 (9 - 1) =204мм;
Н10 =Н1 +Sz (10 - 1)= 20+005 (10 - 1) =2045мм;
Н11 =Н1 +Sz (11 - 1)= 20+005 (11 - 1) =205мм;
Н12 =Н1 +Sz (12 - 1)= 20+005 (12 - 1) =2055мм;
Н13 =Н1 +Sz (13 - 1)= 20+005 (13 - 1) =206мм;
Н14 =Н1 +Sz (14 - 1)= 20+005 (14 - 1) =2065мм;
Н15 =Н1 +Sz (15 - 1)= 20+005 (15 - 1) =207мм;
Н16 =Н1 +Sz (16 - 1)= 20+005 (16 - 1) =2075мм;
Н17 =Н1 +Sz (17 - 1)= 20+005 (17 - 1) =208мм;
Н18 =Н1 +Sz (18 - 1)= 20+005 (18 - 1) =2085мм;
Н19 =Н1 +Sz (19 - 1)= 20+005 (19 - 1) =209мм;
Н20 =Н1 +Sz (20 - 1)= 20+005 (20 - 1) =2095мм;
Н21 =Н1 +Sz (21 - 1)= 20+005 (21 - 1) =21мм;
Н22 =Н1 +Sz (22 - 1)= 20+005 (22 - 1) =2105мм;
Н23 =Н1 +Sz (23 - 1)= 20+005 (23 - 1) =211мм;
Н24 =Н1 +Sz (24 - 1)= 20+005 (24 - 1) =2115мм;
Н25 =Н1 +Sz (25 - 1)= 20+005 (25 - 1) =212мм;
Н26 =Н1 +Sz (26 - 1)= 20+005 (26 - 1) =2125мм;
Н27 =Н1 +Sz (27 - 1)= 20+005 (27 - 1) =213мм;
Н28 =Н1 +Sz (28 - 1)= 20+005 (28- 1) =2135мм;
Н29 =Н1 +Sz (29 - 1)= 20+005 (29 - 1) =214мм;
Н30 =Н1 +Sz (30 - 1)= 20+005 (30 - 1) =2145мм;
Н31 =Н1 +Sz (31 - 1)= 20+005 (31 - 1) =215мм;
ачистные зубья имеют такой же профиль как и у режущих но без подъема на зуб Sz. Высота последнего зачистного зуба равна высоте Нк калибрующих зубьев которая одинакова для всех калибрующих зубьев и определяется по формуле:
Hк=H1+Hmax=20+15=215
Профиль калибрующих зубьев отличается от режущих тем что задний угол принимается равным 3-10 град.
2.3. Выбор параметров стружечных канавок
Профиль размеры зубьев и стружечных канавок выбираются в зависимости от площади сечения Fc слоя металла снимаемого одним режущим зубом протяжки по всей длине обработки Lдет.
Fc=Lдет Sz=85005=425 мм2
Площадь сечения канавки Fк определяется по формуле:
где k - коэффициент заполнения канавки в зависимости от обрабатываемого материала определяется по таблице 2.2 [4].
Fк=k Fc=35425=14875мм2.
Окончательно выбираем по таблице 2.3 шаг зубьев t и другие параметры профиля зуба по ближайшему большему значению площади сечения стружечной канавки Fк.
Принимаем прямолинейную форму стружечной канавки t=12 h=45
Задний угол α у режущей части наружной протяжки принимают равным 7-10 град. выбираем α=8 а передний угол γ выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала по таблице 2.4.
2.4. Выбор геометрических параметров и шероховатостей поверхностей зубьев протяжки
Допустимые отклонения
Предельные отклонения углов:
Заднего угла α для режущих и зачистных зубьев
Заднего угла α для калибрующих зубьев
Шероховатость поверхностей зубьев протяжек:
Передняя поверхность
Фаска и задняя поверхность калибрующих зубьев
Для остальных поверхностей профиля
2.5 Расчет угла наклона зубьев
Расчет угла наклона зубьев (он производится на основании положения постоянства совокупной длины режущей кромки Σbmax находящейся в работе т.е. суммируются длины режущих кромок ограниченных размерами детали прямоугольник Lдет Вдет). При этом вычисляются коэффициенты равномерности по длине KL и ширине Кв соответствующие постоянному значению Σbmax по формулам
Равномерность протягивания будет в том случае когда один из коэффициентов КL или КB является целым числом.
Если коэффициент KL не равен целому числу то учитывая что у плоских наружных протяжек шаг t зубьев жестко регламентирован (т.е. нет возможности изготовить удлиненный шаг) можно добиться равномерности протягивания подбирая соответствующие величины угла . Для этого вычисляют коэффициент Кв предварительно приняв наклон зубьев под углом = 75-80 градусов.
KB=Bдетttg=4012tg80=0588
После чего КВ округляют до целого числа (КВ=1) и делают пересчет угла наклона зубьев
=arctgBдетtKB=arctg40121=73°
KB=Bдетttg=2012tg80=0294
=arctgBдетtKB=arctg20121=59°
KB=Bдетttg=2712tg80=0397
=arctgBдетtKB=arctg27121=66°
3. Силовой расчет протяжки
3.1.Расчет сил резания
Первоначально определяются силы резания действующие на каждый
Рассмотрим режущий зуб в нормальной секущей плоскости N-N (см. рис. 2.11). В этой плоскости имеется сила Ру перпендикулярная плоскости резания и сила Rxz лежащая в плоскости резания перпендикулярно режущей кромке.
Значения этих сил вычисляются по формулам
Rxz Ру - удельные силы соответственно по передней и задней поверхностям (кгмм режущей кромки) определяемые эмпирическими зависимостями.
Формулы вычисления составляющих сил (кг) в развернутом виде:
где коэффициент 115 - учитывает повышение удельных сил на 15% при
максимальном износе (hзma
Sz - толщина срезаемого слоя - подъем на зуб (мм);
k - число стружкоразделительных канавок;
V - скорость резания (ммин.);
γ - передний угол (град.);
α -задний угол (град.)
Для конструкционных сталей
=44h3106α035T07Sz03=44041068035600700503=4916ммин
где hз - износ по задней поверхности (hзmax=04мм)
Т - стойкость в минутах в среднем принимается 60 минут.
Данные для формул берутся из таблицы 2.5 при материале Сталь 35.
Расчет поперечных шпонок на смятие
Все поперечные шпонки для конкретной протяжки целесообразно изготавливать из одного материала. Чтобы определить материал поперечных шпонок производим расчет их на смятие. Для этого выбираем в конструкции протяжки ту шпонку которая имеет наихудшее состояние с точки зрения напряжений смятия (наименьшую площадку контакта и наибольшую передаваемую нагрузку). Так как выявить эту шпонку из всех сразу сложно то необходимо рассчитать несколько на первый взгляд неблагополучных шпонок. Далее находим из всех расчетов наибольшее значение напряжений смятия см и по нему выбираем материал для всех шпонок данной протяжки.
Расчет ведем по формуле
где Pz - продольная сила резания конкретно рассматриваемого режущего элемента воздействующая на рассчитываемую шпонку;
Fсм - площадь зоны контакта шпонки с другой деталью: режущим элементом или корпусом секции.
Допустимое значение напряжения смятия
приведены в таблице 2.7
Принимаем материал шпонки Сталь 35
Предел выносливости тогда
Проверочный расчет поперечных шпонок на срез
Определив материал шпонок производим проверочный расчет на срез
по максимальным касательным напряжениям по формуле:
где F ср – площадь среза – сечение шпонки подверженное нагружению среза при наличии двух площадок расчетная площадь среза Fср равна их сумме);
[] – допустимое напряжение на срез которое определяется из предела текучести [02] по формуле:
Самый нагруженный участок шпонки (1)
[]=02[02]=02620=124МПа
Принимаем материал шпонки Сталь 50Х(з-о) тогда
Список используемой литературы
Список использованной литературы
Apтамонов Е.В. Ефимович И.А. Задания к контрольным работам и курсовому проекту по дисциплине «Проектирование металлорежущих инструментов». - Тюмень: ТюмИИ 1993.
Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч. В.Д. Мягков и др. –
Л.: Машиностроение 1982. - 543 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. Под ред. А.Г.
Косиловой и Р.К. Мещерякова.- М.: Машиностроение 1985. - 496 с.
Ефимович И.А. Методические указания к курсовой работе по дисциплине
«Режущий инструмент». В 2-х Ч. - Тюмень 2001.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х томах.-
М.: Машиностроение 1982.- Т.l.- 736 С.

Чертеж 2 Реж инст А3.cdw

Резец фасонны круглый
Сталь R18 Гост 19265-93

Режуший инструмент КР.cdw

Графическое построение круглого фасонного резца

Чертеж 3 реж инс.cdw

Резец фосонный в сборе с державкой
Маркировать: код обрабатываемой детали марку стали резца
Регулировать: Ослабить болт поз.3 регулировочным винтом поз.5
через поводковую шайбу поз.4 установить резец на высоту H