Режущий инструмент и инструментальное обеспечение металлорежущих станков

Резец проходной.cdw

Курсовой по инструменту
Зазор между режущей пластиной и опорными поверхностями
корпуса не допускается.
материал пластины - Т14К8.
Державка под пластину затачивается.
Режущая пластина (2:1)

ИнструментБлок.cdw

Курсовой по режущему инструменту
Точность конуса 7:24 - АТ6
Точность цилиндрического соединения 7:24 - IT6.
Допустимое биение режущих кромок после установки
инструментального блока в шпиндель 0062.

Резец подрезной.cdw

Курсовой по инструменту
Зазор между режущей пластиной и опорными поверхностями
корпуса не допускается.
материал пластины - Т14К8.
Державка под пластину затачивается.
Режущая пластина (2:1)

ПаЛаШкА.cdw

Курсовой по инструменту
Твердость рабочей части 63 65 HRC.

Долбяк.cdw

Курсовой по инструменту
Твердость 63 65 HRC.
Радиальное биение зубчатого венца 0026 мм.
Разность соседних окружных шагов 001 мм.
Накопленное отклонение окружного шага 0024 мм.
Погрешность профиля 001 мм.
Маркировать m=45 z=37

Фреза.cdw

Курсовой по инструменту
Допуск накопленного отклонения шага на длине любых трех шагов 002мм.
Допуск отклонения профиля передней поверхности 0032мм.
Допуск отклонения накопленной ошибки окружного шага стружечных канавок 0063мм.
Допуск отклонения направления стружечных канавок на длине 100мм рабочей части фрезы
'6'' d - 10х36js6х45a11x5h8.

Развертка 42.cdw

сталь Р6М5 ГОСТ 19265- 73
Курсовой по инструменту
Твердость рабочей части 63 65 HRC.

записка.docx

Министерство Образования Украины
Запорожский Национальный Технический Университет
Кафедра: “Металлорежущие станки и инструмент”
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
“Режущий инструмент и инструментальное обеспечение”
Руководитель: Комочкин Н.С.
ПЗ состоит из: 37 с. 2 рис. 2 приложения 11 источников.
Объектами исследования являются металлорежущие инструменты.
Цель работы – освоение и углубление знаний полученных в курсе “Проектирование металлорежущих инструментов” и приобретение практических навыков расчета и конструирования инструментов.
В данном курсовом проекте в соответствии с исходными данными необходимо:
спроектировать резцы с механическим креплением МНП;
выбрать и рассчитать точность позиционирования инструментального блока;
спроектировать и рассчитать на ЭВМ дисковый долбяк;
спроектировать развертку для обработки отверстия с заданной точностью;
спроектировать плашку для нарезания заданной резьбы;
спроектировать и рассчитать на ЭВМ шлицевую червячную фрезу.
ИНСТРУМЕНТ ФРЕЗА МОДУЛЬ РАЗВЕРТКА РЕЗЕЦ ДИАМЕТР ЗАТЫЛОВАНИЕ ПРОФИЛЬ ТОЧНОСТЬ ПЛАШКА ДОЛБЯК.
1 Основные теоретические сведения 5
Инструментальный блок 11
1 Основные теоретические сведения 12
2 Исходные данные 12
3 Расчет точности позиционирования инструментального блока 12
1 Основные теоретические сведения 16
2 Исходные данные 16
3 Расчет дискового долбяка 17
1 Основные теоретические сведения 19
2 Исходные данные 19
3 Расчет развертки 19
1 Основные теоретические сведения 23
2 Исходные данные 23
Червячная шлицевая фреза 28
1 Основные теоретические сведения 28
2 Исходные данные 28
3 Расчет червячной шлицевой фрезы 28
Список используемых источников 35
Приложение А. Результаты расчета дискового долбяка 36
Приложение Б. Результаты расчета червячной шлицевой фрезы 37
В современном машиностроении обработка резанием является главным технологическим методом обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей. Важнейшей задачей для экономического и социального развития страны является ускорение научно-технического прогресса путем комплексной механизации и автоматизации производства. Эффективность машиностроения должна повыситься за счет изменения структуры парка металлообрабатывающего оборудования в т. ч. 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 новых изделий.
Эффективная эксплуатация указанного оборудования невозможна без создания совершенной инструментальной оснастки обладающей повышенной надежностью обеспечивающей экономичное трудосберегающее использование дорогостоящей прогрессивной техники что обусловливает все более возрастающую роль металлообрабатывающего инструмента. Поэтому специалисты которым предстоит работать в металлообрабатывающих отраслях промышленности должны уметь грамотно проектировать различные виды инструментов в т. ч. 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.
Таким образом генеральная линия развития машиностроения – комплексная автоматизация проектирования и производства – требует знания и совершенного владения методами проектирования обеспечивающими создание высокоэффективных конструкций режущих инструментов.
1. Основные теоретические сведения.
Резец является наиболее распространенным инструментом в металлообрабатывающей промышленности. Он применяется при работе на токарных револьверных карусельных расточных строгальных долбежных станках токарных автоматах полуавтоматах и на многих других станках специального назначения. Многообразие применения резцов породило множество форм конструкций и геометрических параметров их которые меняются в зависимости от вида станка и рода выполняемой работы.
Резцы разделяются на следующие типы:
по виду станков: а) токарные; б) строгальные; в) долбежные; г) резцы для автоматов и полуавтоматов; д) расточные для горизонтально-расточных станков; е) специальные для специальных станков; ж) фасонные;
по виду обработки: а) проходные; б) подрезные; в) отрезные; г) прорезные; д) расточные; е) фасонные; ж) резьбонарезные;
по установке относительно детали: а) радиальные; б) тангенциальные;
по характеру обработки: а) обдирочные (черновые); б) чистовые; в) для тонкого точения;
по сечению стержня: а) прямоугольные; б) квадратные; в) круглые;
по конструкции головки: а) прямые; б) отогнутые; в) изогнутые; г) оттянутые;
по направлению подачи: а) правые; б) левые;
по способу изготовления: а) с головкой сделанной заодно целое со стержнем; б) с приваренной в стык головкой; в) с приваренной или припаянной пластинкой; г) с приваренной полоской; д) с наплавленной головкой; е) с головкой в виде сменной вставки снабженной пластинкой режущего материала;
по роду материала: а) с пластинками из твердого сплава; б) из быстрорежущей стали; в) с пластинками из минералокерамики.
Для обработки поверхностей А Б и В заданной детали разработать резцы оснащенные многогранными неперетачиваемыми пластинами. Для резца который обрабатывает поверхность А выполнить все расчеты в соответствии со следующими режимами резания: скорость – ммин подача – ммоб глубина резания – мм шероховатость поверхности – мкм. Материал детали сталь 20ХН. Размеры детали: мм мм мм мм мм.
Рис. 1.1. – Эскиз обрабатываемой детали.
Конструкции и основные размеры резцов приведены в следующих стандартах: ГОСТ 21151-75 – резцы токарные сборные проходные с механическим креплением призматических твердосплавных пластин; ГОСТ 18885-763 – резцы токарные резьбовые для нарезания метрических резьб. Конструкция и размеры.
Обоснование выбора геометрии резца:
Основное назначение заднего угла – обеспечить свободное перемещение резца по обрабатываемой поверхности. Задний угол главной режущей кромки влияет на деформацию обрабатываемой поверхности силы резания прочность стойкость и связанную с ней скорость резания качество обрабатываемой поверхности. При основном износе по задней поверхности стойкость резца возрастает с повышением величины заднего угла. С повышением заднего угла возрастает также и чистота обрабатываемой поверхности. Поэтому при чистовой обработке рекомендуется применять резцы с большим задним углом. С увеличением толщины среза (а следовательно и подачи) возрастают силы резания вызывающие выкрашивание режущих кромок. Для избежания этого необходимо обеспечить большую прочность кромок и лучший отвод тепла из зоны резания путем увеличения угла заострения.
Основное назначение переднего угла – уменьшение деформации стружки и обрабатываемой поверхности. Передний угол влияет на величину и направление сил резания прочность режущей кромки стойкость резца и качество обрабатываемой поверхности. При малом переднем угле увеличиваются силы резания и деформация стружки. С другой стороны повышение угла заострения улучшает отвод тепла из зоны резания и упрочняет кромку. При обработке резцами оснащенными твердым сплавом передний угол может иметь как положительные так и отрицательные величины.
Угол наклона главной режущей кромки.
Угол наклона главной режущей кромки оказывает влияние на целый ряд факторов процесса резания. Особое значение он имеет для формы стружки направления ее сбега и упрочнения резца. Угол изменяет первоначальное положение места контакта резца и заготовки. При место контакта удаляется от вершины что способствует упрочнению резца. С этой точки зрения угол приобретает большое значение для резцов с пластинками твердого сплава особо нуждающихся в упрочнении главной кромки. При малых значениях угла влияние его на работу резца сказывается незначительно. Необходимо отметить что с увеличением угла качество обрабатываемой поверхности ухудшается.
Главный угол в плане.
Главный угол в плане определяет соотношение между шириной и толщиной среза при постоянных значениях подачи и глубины резания. С уменьшением главного угла в плане уменьшается толщина среза и увеличивается его ширина. Это приводит к увеличению активной длины кромки поэтому сила и температура резания приходящиеся на единицу длины кромки уменьшаются а вместе с этим снижается и износ резца.
Вспомогательный угол в плане .
Вспомогательная режущая кромка в основном играет роль калибрующей и зачищающей обрабатываемую поверхность полученную в результате работы главной кромки. Вспомогательный угол в плане влияет на чистоту обработки упрочнение вершины резца и на его стойкость.
Радиус закругления при вершине резца.
Главная и вспомогательная кромки сопрягаются на вершине в виде закругления радиуса . Влияние его на работу резца примерно такое же как и угла . С увеличением радиуса закругления повышается качество обрабатываемой поверхности и стойкость резца но возрастает сила резания.
Выбор геометрии проходного резца.
Выбираем задний угол в зависимости от назначения резца и подачи: для проходного резца с подачей ммоб – .
Задний угол на вспомогательной режущей кромке – .
Переднюю поверхность выполняем плоской формы которая применяется для обработки хрупких материалов. При плоской передней поверхности и хрупком обрабатываемом материале передний угол выбираем положительным: – для резцов с пластинками твердого сплава.
При малых значениях угла его влияние на работу резца сказывается незначительно. Поэтому для проходных резцов универсального применения главную режущую кромку следует располагать параллельно опорной плоскости т. е. при .
Главный угол в плане принимаем – .
Вспомогательный угол в плане конструктивно принимаем – (для квадратной пластины).
Радиус закругления при вершине резца принимаем – мм.
Расчет параметров установки пластины в корпусе инструмента.
Расчет проводим согласно рекомендациям [3]:
Определение формы пластины т. е. числа ее граней.
Определение положения плоскости N-N расположенной под углом относительно главной режущей кромки. В этой плоскости необходимо повернуть пластину на угол для получения заданных главного и вспомогательного заднего углов. Этих данных достаточно для проектирования паза под пластину у резцов.
Число граней пластины:
где и – соответственно заданные главный и вспомогательный углы в плане.
Положение плоскости относительно главной режущей кромки определяется углом :
где – угол при вершине пластины
Угол рассчитываем по формуле:
Знание углов и необходимо для фрезерования паза под пластину в корпусе резца однако вместо угла удобнее использовать угол между прямой перпендикулярной к оси детали и плоскостью В-В:
В соответствии с режимами резания (сечение срезаемого слоя и максимальная глубина резания) для резцов оснащенных МНП по табл. 8.4 [10] выбираем сечение резца квадратного профиля: 20×16.
Резец предназначен для получерновой обработки стали 20ХН поэтому принимаем сечение резца прямоугольное с отношением Н:В=125. Вершина резца располагается на уровне верхней плоскости корпуса. В качестве материала державки резца используются стали 45 50 40Х 45Х У8 У10. Материал державки принимается в зависимости от вида обработки нагрузки. Для чернового точения стали 20ХН принимаем материал державки сталь 40Х [10]. Эта сталь имеет более высокие механические свойства – твердость и прочность по сравнению со сталью 45 и 50 и гораздо лучше поддается обработке чем углеродистые инструментальные стали У8 У10. Сталь 40Х содержит 04% углерода и около 1% хрома и является хорошим заменителем быстрорежущей стали на участках не участвующих непосредственно в процессе резания. Применение этой стали позволяет сэкономить более дорогостоящую сталь.
Материалом режущей части может быть: быстрорежущая сталь (63-65 HRC с массовой долей ванадия свыше 3% кобальта не менее 5%) твердые сплавы минералокерамика сверхтвердые синтетические и природные материалы. В качестве инструментального материала принимаем твердый сплав Т14К8 – предназначенный для чернового точения при непрерывном сечении среза и непрерывном резании получистовое и чистовое точение при прерывистом резании при обработке углеродистых и легированных сталей [10]. По сравнению с твердым сплавом Т5К10 он имеет более высокую твердость а по сравнению со сплавом Т15К6 более высокую прочность на изгиб. Проходной резец изготавливаем сборной конструкции. Такая конструкция позволяет увеличить производительность уменьшить время на переточку т. к. применяются неперетачиваемые пластины которые при затуплении можно повернуть на другую сторону и продолжать обработку значительно снижается расход инструментального материала по сравнению с напайным инструментом.
Для обработки поверхности В принимаем подрезной резец.
Задний угол α в зависимости от назначения резца и подачи подрезного резца с подачей S0=03 ммоб угол α=8.
Передняя поверхность выполнена плоской формы которая принимается для обработки хрупких металлов. При плоской передней поверхности и хрупком обрабатываемом металле передний угол выбираем положительным: γ=12 - для резцов с пластинами из твёрдого сплава.
Задний угол на вспомогательной режущей кромке – α1=8.
λ=0; φ=90; φ1=10(для квадратной пластины)
Определить положение плоскости В-В расположенной под углом относительно главной режущей кромки. Тогда необходимо повернуть пластину на угол чтобы получить α и α1.
n=360°φ+φ1=360°90°+10°=364
Из этого следует что .
Инструментальный блок
1 Основные теоретические сведения
Эксплуатационная особенность станков с ЧПУ их гибкость позволяющая автоматизировать производство деталей. Эффективность эксплуатации станков требует гибкого инструментального обеспечения позволяющего производить обработку любых поверхностей минимально-возможной номенклатурой режущего и вспомогательного инструмента обеспечивающий его автоматическую бесподналадную замену с заданной точностью. Решение данной задачи достигается применением системы вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ которая устанавливает номенклатуру и основные размеры. Система вспомогательного инструмента унифицирована и регламентирована руководящим техническим материалом и устанавливает три подсистемы вспомогательного инструмента:
а) для станков с ЧПУ сверлильно-расточной групп;
б) с цилиндрическим хвостовиком для станков с ЧПУ токарной группы;
в) базирующей призмой для станков с ЧПУ токарной группы.
Системы инструментальной оснастки предназначены для компоновки функциональных единиц – инструментальных блоков (комбинаций режущего и вспомогательного инструмента) каждый из которых предназначен для выполнения конкретного технологического перехода обработки данной детали на конкретном станке. Важным этапом является стандартизация присоединительных поверхностей инструмента и станка.
Блоки представляют собой взаимозаменяемую сборочную единицу обеспечивающую быструю смену ее в борштанге в процессе эксплуатации или заточки режущих элементов.
Инструментальные блоки устанавливаемые в шпинделе должны обеспечить статическую точность приведенную к вылету режущих кромок в соответствии с допустимым биением режущих кромок для данного инструмента.
Вспомогательный инструмент изготавливают из стали 18ХГТ с цементацией и закалкой до 53 57 HRC. Гайки и винты делают из стали 40Х с термообработкой до твердости 37 415 HRC.
Инструментальный блок состоит из корпуса с коническим посадочным местом 7:24 для установки в шпинделе и центральным отверстием для установки в нем оправки с насадным перьевым сверлом. Регулировка вылета инструмента производится за счет изменения местоположения гайки с резьбой . Регулирование посадочного места для инструмента производится при помощи гайки с резьбой .
Точность обработки зависит от погрешности инструментальных блоков. Точность инструментальных блоков регламентируется допустимым радиальным биением. Для развертки допустимое биение режущих кромок составляет 0071 мм.
Статическая точность может быть получена правильным выбором конструкции и точности изготовления вспомогательного инструмента при соответствующей точности изготовления режущего инструмента. Биение режущих кромок инструмента в системе координат станка рассматривается как замыкающее звено в сложной размерной цепи образованной отклонениями линейных и угловых размеров элементов вспомогательного инструмента.
Применение теоретико-вероятностных методов позволяет рассчитать зависимость биения инструмента от точности изготовления вспомогательного инструмента. Угловые ошибки звеньев (перекосы осей) и векторные ошибки (параллельное смещение осей) элементов инструментальных блоков можно суммировать путем приведения перекосов осей к векторному виду в плоскости замыкающего звена (биение режущей части) через передаточные отношения.
Спроектировать инструментальный блок для нарезания резьбы М18-8G длиной мм с регулированием вылета цилиндрической оправки относительно переходной втулки с конусом 7:24 в пределах мм мм мм. Станок с ЧПУ класса точности Н.
Инструмент – зенкер конус 7:24 – №50 точность конуса 7:24 – АТ6 точность цилиндрического соединения 7:24 – IT6.
Обрабатываемый материал - сталь 45.
Режимы резания: мм .
Для заданного инструментального блока с зенкером рассчитать точность позиционирования инструмента. Размеры и конструкция присоединительных поверхностей блока с конусом 7:24 должны соответствовать ГОСТ 25827-83.
3 Расчет точности позиционирования инструментального блока
Степень точности изготовления конических поверхностей 7:24 – АТ6. Биение цилиндрического отверстия относительно конуса 7:24 на корпусе патрона 0056 мм.
Расчет радиального биения цилиндрической оправки
Радиальное биение цилиндрической оправки обусловливается следующими погрешностями:
биением конического отверстия в шпинделе (погрешность векторная равная 0004 мм внутренний конус поэтому передаточное отношение А=1);
перекосом оси шпинделя при вылете 3418 мм равным (погрешность угловая поверхность шпинделя – цилиндрическая поэтому K
биением конической поверхности корпуса блока (погрешность векторная мм передаточное отношение );
биением цилиндрического отверстия корпуса блока (погрешность векторная 0004 мм передаточное отношение);
биением цилиндрической поверхности оправки (погрешность векторная 0003 мм передаточное отношение);
биением цилиндрического отверстия цанги (погрешность векторная 0005 мм передаточное отношение);
биением цилиндрического хвостовика метчика (погрешность векторная 0005 мм передаточное отношение);
Таблица 3.1 – Данные для расчета биения оправки
) Биение конического отверстия шпинделя
) Перекос оси шпинделя
) Биением конической поверхности корпуса блока
) Биение цилиндрического отверстия корпуса блока
) Биением цилиндрической поверхности оправки
) Биение цилиндрического отверстия цанги
) Биение цилиндрического хвостовика метчика
Половина допустимого биения режущей части инструмента как замыкающего звена:
где – коэффициент относительного рассеяния замыкающего звена;
– принятое за скалярную величину произведение векторной величины на свое передаточное отношение ;
– приведенный коэффициент относительного рассеяния присоединительных поверхностей вспомогательного инструмента.
Делаем вывод что биение оправки мм что меньше допустимого биения режущих кромок мм.
Анализ и описание конструкции
Инструментальный блок состоит из двух основных частей: корпуса и оправки на которой закрепляется державка с метчикодержателем. Регулирование инструментального блока осуществляется таким образом: для выдвижения оправки вперёд фиксирующие винты откручиваются при вращении гайки по часовой стрелке оправка перемещается вперёд на требуемую величину затем фиксирующие винты закручиваются; для возвращения оправки в исходное положение – вперёд фиксирующие винты откручиваются гайка вращается против часовой стрелки и отходит на заданную величину под нажатием руки на торец оправки она перемещается внутрь корпуса инструментального блока затем фиксирующие винты закручиваются. Инструментальный блок устанавливается в шпинделях станков с конусностью 7:24 №50 вращательный момент передаётся на корпус блока через торцовые шпонки.
Корпус инструментального блока и оправка изготовляется из сталей 45 или 40Х. По себестоимости сталь 40Х немного дороже стали 45 но она имеет более высокие механические свойства поэтому принимаем в качестве материала корпуса блока и оправки сталь 40Х.
Для обработки заготовки из материала сталь 45 метчики изготовляют из легированной инструментальной или быстрорежущей стали марок Р6М5 Р9М4К8 Р18 [4 табл. 4.5]. Материалом рабочей части метчика назначаем быстрорежущую сталь Р6М5.
Эта сталь является более дешевым заменителем стали Р18 и так же как сталь Р18 предназначена для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей. После закалки и отпуска сталь Р6М5 имеет твердость 63 65 HRC. Сталь Р9М4К8 имеет более высокие механические свойства чем Р6М5 однако она применяется для обработки высокопрочных и жаростойких сталей и имеет более высокую стоимость.
1 Основные теоретические сведения.
Долбяки являются наиболее универсальным инструментом для нарезания цилиндрических зубчатых колес. Ими можно нарезать любое цилиндрическое колесо если оно может быть нарезано каким-либо другим зуборезным инструментом. Специфические области применения долбяков следующие:
нарезание зубьев в упор на блочных колесах и на колесах с буртами;
нарезание колес внутреннего зацепления;
нарезание шевронных колес с непрерывным зубом без канавки для выхода инструмента;
нарезание точных зубчатых реек методом огибания.
По сравнению с гребенками долбяки имеют много недостатков: большую накопленную погрешность по шагу; уступают по точности эвольвентного профиля нарезаемого колеса; нарезают ограниченное число зубьев; нарезают колеса только до модуля 12 мм. Зуборезные долбяки в общем менее производительны нежели червячные фрезы. Однако в ряде случаев они могут дать более высокую производительность например при нарезании зубчатых секторов колес с узким ободом и большим числом зубьев и др. долбяки выгодно применять при нарезании колес с модулем меньше 2 мм.
В зависимости от размеров и назначения существуют следующие конструктивные виды долбяков:
Дисковые прямозубые применяемые для нарезания прямозубых цилиндрических колес главным образом наружного зацепления;
Чашечные применяемые для нарезания наружных блочных колес в упор и для изготовления внутренних колес средних модулей. Стандартные долбяки имеют диаметр 50 125 мм и модуль 1 9 мм. Они отличаются от дисковых более глубокой выточкой для размещения крепежной гайки;
Концевые или хвостовые долбяки применяются для нарезания колес внутреннего зацепления имеют диаметр 25 38 мм и модуль 1 4 мм;
Косозубые долбяки – для нарезания косозубых колес;
Косозубые парные – для нарезания шевронных колес.
Спроектировать зуборезный долбяк для нарезания цилиндрического колеса эвольвентного профиля с модулем m=45 количеством зубьев нарезаемого колеса Z1=37 сопряженного колеса Z2=21 коэффициент смещения х=02 мм угол наклона линии зубов нарезаемого колеса =150 степень точности 7Е.
Выбор инструментального материала:
Согласно ГОСТ 9323-79: долбяки чистовые изготавливают из инструментальных быстрорежущих сталей Р18 Р6М5 Р12. Инструментальные быстрорежущие стали (ГОСТ 19373-73) приобретают после термообработки высокую твердость 63 65 HRC прочность и износостойкость сохраняя режущие свойства при нагреве во время работы до 600-650С. В современном машиностроении применение быстрорежущих сталей Р18 Р12 экономически нецелесообразно. Проектируемый долбяк изготавливается из быстрорежущей стали Р6М5.
3 Расчет зуборезного долбяка:
Расчет зуборезного долбяка производим на ЭВМ. Для этого вводим следующие данные:
модуль нарезаемого колеса мм;
угол наклона линии зубьев нарезаемого колеса ;
задний боковой угол долбяка по нормали ;
наименьший допустимый радиус кривизны профиля зуба долбяка мм;
высота полностью изношенного долбяка мм;
передний угол долбяка ;
наименьшее дополнительное смещение исходного контура мм;
номинальный делительный диаметр долбяка мм;
максимально допустимая рабочая высота долбяка мм;
допустимая толщина зубьев долбяка по вершинам мм;
число зубьев нарезаемого колеса ;
число зубьев сопряженного колеса ;
коэффициенты смещения нарезаемого и сопряженного колес ;
Выбираем геометрические параметры долбяка.
Для стандартных долбяков принимаем:
Для нарезания заданного зубчатого колеса спроектируем дисковый долбяк. Оптимальное количество зубьев тогда делительный диаметр долбяка:
По ГОСТ 9323-79 принимаем мм.
Определим профильный угол долбяка
Диаметр основной окружности
где – для прямозубых долбяков.
Боковой задний угол в плоскости параллельной оси долбяка
Диаметры окружности вершин и впадин зубьев долбяка в исходном сечении
Минимально допустимая ширина зуба на вершине
Для нарезания колеса имеющего степень точности и вид сопряжения 7D применим долбяк с точность класса B.
Для долбяков класса B ГОСТ 9323-79 устанавливает такие допуски:
допуск на неперпендикулярность оси отверстия и опорной поверхности торца 0008мм;
допуск переднего угла ;
допуск заднего угла ;
допуск на отклонение от параллельности опорных поверхностей 0008мм;
допуск на торцовое биение передней поверхности 0025 мм;
допуск на биение окружности вершин зубьев 0025 мм;
допуск на погрешность профиля 001 мм;
допуск на разность соседних окружных шагов 001 мм;
допуск на накопленную погрешность окружного шага 0024 мм;
допуск на радиальное биение зубчатого венца 0025 мм;
допуск на посадочное отверстие мм;
допуск на наружный диаметр мм.
Описание конструкции:
Для нарезания заданного зубчатого колеса проектируем дисковый прямозубый долбяк с номинальным делительным диаметром 125 мм модулем m=45 и количеством зубьев 28. Дисковый долбяк представляет собой корригированное зубчатое колесо у которого есть передние и задние углы резания. Через центральное посадочное отверстие 4445 долбяк центруется и закрепляется на оправке.
Развертки являются наиболее распространенным инструментом для окончательной (чистовой) обработки цилиндрических и конических отверстий 6 10-го квалитетов точности с параметрами шероховатости обработанной поверхности мкм при обработке стальными и мкм при обработке твердосплавными развертками.
Развертки разделяются: по способу применения – на ручные и машинные; по форме обрабатываемого отверстия – на цилиндрические и конические; по методу закрепления – на концевые и насадные; по конструкции – на цельные и сборные; по регулируемости – регулируемые и нерегулируемые.
Ручные развертки служат для обработки цилиндрических и конических отверстий вручную. Развертки диаметром 3 40 мм имеют цилиндрический хвостовик с квадратом которым они закрепляются в воротке. Для уменьшения осевой силы резания и лучшего направления развертки во время её врезания угол заборного конуса у режущей части делают небольшим а длину калибрующей части больше чем у машинных разверток. В остальном режущая часть ручных разверток не отличается от машинных.
Машинные развертки применяют для обработки отверстий на сверлильных токарных револьверных координатно-расточных и других станках.
В зависимости от обрабатываемого диаметра отверстия развертки имеют различное число зубьев обычно 6 14. При этом следует учитывать что для облегчения контроля число зубьев делается четным. Развертки изготовляются как с равномерным так и с неравномерным окружным шагом зубьев. Развертки с равномерным шагом зубьев особенно прямозубые склонны к образованию огранки отверстия. Причина заключается в периодическом изменении нагрузки на зубья обусловленном неоднородностью обрабатываемого материала наличием твердых и мягких включений. Для устранения явления огранки шаг зубьев делается переменным а сами зубья могут изготовляться винтовыми. Развертки с винтовыми зубьями в основном используются для обработки прерывистых отверстий и отверстий которые имеют продольные канавки.
Cпроектировать развертку для обработки отверстия . Материал заготовки сталь 9ХФ.
Обрабатываемое отверстие должно иметь размеры
Рис. 4.1 – Схема расположения полей допусков развертки.
Максимальный диаметр развертки
где – допуск на разбивку отверстия разверткой.
Минимальный диаметр изношенной развертки для отверстия 8-го квалитета
где – допуск на изготовление развертки.
Исполнительный диаметр развертки мм.
Длина рабочей части насадной развертки
Длина режущей части развертки
Для облегчения входа развертки в отверстие на режущей части делается фаска зависящая от диаметра принимаем мм.
Длина калибрующей части и её составляющих
где – цилиндрическая часть
– часть с обратной конусностью мм.
Все остальные размеры развертки выбираются по ГОСТ 1672-80 размеры шпоночного паза по ГОСТ 9472-90.
Количество зубьев развертки
Количество зубьев развертки .
Развертка имеет неравномерный окружной шаг зубьев. Для на полуокружности развертка имеет следующие шаги
На другой полуокружности шаги повторяются.
Черновая развертка из стали Р6М5 при обработке стали 9ХФ имеет следующие геометрические параметры:
передний угол в плане .
Кроме этого на калибрующей части развертки делается фаска мм.
Для разверток диаметром 42 мм стружечные канавки зубьев делаются с вогнутостью мм.
Для черновых разверток ГОСТ 1672-80 устанавливает такие допуски:
допуск на наружный диаметр мм;
допуск на внутренний диаметр мм;
допуск на фаску на калибрующей части мм;
допуск на задний угол мм;
допуск на соосность наружного и внутреннего диаметров 01 мм;
допуск на радиальное биение 005 мм.
Проектируемая развертка изготавливается из быстрорежущей стали Р6М5. Эта сталь является более дешевым заменителем стали Р18 и так же как и сталь Р18 предназначена для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей (предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента а так же инструмента работающего с ударными нагрузками) [10]. После закалки и отпуска сталь Р6М5 имеет твердость 63 65 HRC которой вполне достаточно для развертывания отверстий в стали 9ХФ твердость которой после отжига 235НВ. По сравнению со сталью Р6М5Ф3 быстрорежущая сталь Р6М5 имеет немного меньшие механические свойства однако сталь Р6М5 не склонна к перегреву и обезуглероживанию Р9М4К8 имеет более высокие механические свойства чем Р6М5 однако она применяется для обработки высокопрочных и жаростойких сталей и имеет более высокую стоимость. Развертка изготовляется насадной в целях экономии инструментального материала.
Резьбонарезная плашка
1 Теоретические сведения.
Нарезание резьбы круглыми плашками является одним из самых производительных методов образования резьбы на деталях типа вал и в первую очередь на винтах шпильках и метчиках. Плашка представляет собой гайку превращенную в инструмент путем сверления стружечных отверстий и образованием режущей и калибрующей части. В настоящее время процесс накатывания резьбы получил широкое применение в крупносерийном и массовом производствах.
При нарезании резьбы в результате воздействия режущих кромок металл заготовки срезается и образуется резьба. Обработанный поверхностный слой металла имеет менее высокие механические свойства по сравнению с накатанной резьбой. Это обусловлено тем что при накатывании волокна не перерезаются как это имеет место при нарезании резьбы плашкой а деформируются согласно конфигурации резьбы.
Нарезание резьбы плашками имеет следующие преимущества:
работают с малыми удельными давлениями что позволяет получать резьбу на полых или тонкостенных деталях а также на деталях с повышенной твердостью (до HRC 35-45);
легко устанавливать и регулировать на размер нарезаемой резьбы;
возможность нарезания резьбы на деталях от 1 до 135 мм;
использование как специального так и универсального оборудования;
повышенная производительность.
Недостаток – менее высокую точность нарезаемой резьбы.
Спроектировать резьбонарезную плашку для нарезания резьбы для обработки стали 20ХМ.
Плашка изготовляется из быстрорежущей стали Р6М5 которая предпочтительно используется для резьбообразующего инструмента.
Наружный диаметр резьбы:
Наружный диаметр плашки:
Dп=45мм – ГОСТ 9740-71
Рассчитываем средний диаметр резьбы:
D2=20 – 064951.5=1903мм.
Рассчитываем внутренний диаметр:
D1=20 – 008251.5=1987мм.
Предельные отклонения на диаметры резьбы плашки при 8h
D=20-0077; D2=1903-013-0078; D1=1987-029-0216
Для резьбы с Р=15мм принимаем угол заборного конуса:
φ=25 - ГОСТ 9740-71
Определяем диаметр конуса на торце плашки:
Рассчитываем длину заборного конуса (режущей части):
l1=202-19872tg25°=035мм
Исходя из условий термообработки и учитывая основной способ переточки плашек (по передней поверхности) длину калибрующей части принимают равной
Для резьб с мелкими шагами с учетом унификации размера Н допускается увеличение длины рабочей части l до (9 - 14)Р.
Находим толщину плашки Н=10-016 мм
Чтобы l=H уменьшаем длину калибрующей части на 35мм
Рассчитываем толщину стенки:
Диаметр стружечного отверстия:
dc=(Dп – D1 – 2e)(19 18)
dc=(45-1987-2604)18=725мм
Диаметр окружности на которой расположены оси стружечных отверстий:
Перекрытие окружностей dc и D1 рассчитывается по формуле:
f=7252-2642-19872=036мм
Допустимая величина перекрытия:
[f]=005-01725=03625-0725мм
Условие выполняется так как 0360725
Рассчитываем значение угла по формуле:
=arccosdц2+D12-4E22dцD1
=arccos2642+19872-44125222641987=arccos0903=2544°
Ширина просвета рассчитывается по формуле:
C=31425449019872=881мм
Ширина пера рассчитывается по следующей формуле:
m=31419874-881=678мм
Проверяем выполнение соотношения mc=(06-08). Соотношение выполняется так как 678881=077
Рассчитываем падение затылка. Принимаем (предварительно) αв=8
Округляем до целого числа (К=2мм) и определяем фактическое значение заднего угла
αв=arctg243.1420=arctg0127=724°
Результаты расчета и выбора параметров представлены в табл.5.1
Таблица 5.1 - Численные значения конструктивно-геометрических параметров плашки
Наименование параметра
Численное значение параметра
Наружный диаметр Dп мм
Наружный диаметр резьбы D мм
Средний диаметр резьбы D2 мм
Внутренний диаметр резьбы D1 мм
Угол заборного конуса φ градус
Длина режущей части l1 мм
Продолжение таблицы 5.1
Длина калибрующей части l2 мм
Диаметр конуса на торце DT мм
Диаметр стружечных отверстий dc мм
Диаметр окружности на которой расположены оси стружечных отверстий dц мм
Ширина просвета С мм
Передний угол при вершине зуба γв градус
Задний угол при вершине зуба αв градус
Падение затылка К мм
Толщина перемычки по дну паза q мм
Диаметр конусных отверстий d0 мм
Смещение оси конусных отверстий С1 мм
Червячная шлицевая фреза.
Червячные шлицевые фрезы это инструмент работающий по методу огибания профиля обрабатываемой детали. Червячные фрезы представляют собой червяк на котором прорезаны канавки образующие переднюю поверхность зубьев и пространство для размещения стружки. Витки затылованы с целью получения задних углов. Червячные шлицевые фрезы бывают двух типов – для нарезания шлицевых валов с эвольвентным профилем шлицев и шлицевых валов с прямобочным профилем. Эти фрезы применяются для обработки валов с различным типом центрирования – с центрированием по наружному или внутреннему диаметру и боковым граням. Для нарезания шлицевых валов с центрированием по внутреннему диаметру и боковым граням предназначены червячные фрезы с «усиками» обеспечивающие получение прямолинейного участка по всей высоте зуба вала а образуемые ими канавки у основания зубьев облегчают процесс шлифования. Для нарезания шлицевых валов с центрированием по наружному диаметру и боковым граням служат червячные фрезы без усиков. Червячные фрезы проектируются в зависимости от серии вала – легкая средняя или тяжелая и изготовляются следующих классов точности:
Класс А. Применяются для чистового нарезания шлицевых валов с полями допусков по толщине зуба d9 h9 e9 f9 и внутреннему диаметру –
Класс В. Применяются для чистового нарезания шлицевых валов с полями допусков по толщине зуба d10 и внутреннему диаметру – e8 (допуск на наружный диаметр вала не лимитируется);
Класс С. Предназначен для черновой обработки шлицевых валов.
По конструкции червячные фрезы бывают:
черновые (как правило многозаходные);
чистовые и прецезионные.
По виду червяка положенного в основу червячной фрезы:
2 Исходные данные: спроектировать червячную шлицевую фрезу для нарезания шлицевого вала d – 10x36js6x45a11x5h8 с фаской . Материал вала - сталь 15.
3 Расчет червячной шлицевой фрезы.
В качестве материала фрезы используем быстрорежущую сталь Р6М5.
Спроектируем однозаходную червячную шлицевую фрезу.
Расчетный наружный диаметр
где – минимальный размер фаски.
Расчетный внутренний диаметр
где – поле допуска на внутренний диаметр.
Расчетная ширина шлица
где – поле допуска на ширину шлица.
Диаметр начальной окружности
где – количество шлицев на валу.
По ГОСТ 8027-87 выбираем:
наружный диаметр мм;
диаметр посадочного отверстия мм;
Высота шпоночного выступа
Величина падения затылка зуба фрезы
где – задний угол фрезы.
Расчетный средний диаметр фрезы
Угол подъема винтовой линии
Шаг винтовой стружечной канавки
Для дальнейшего расчета использовались следующие формулы.
Координаты точек теоретического профиля фрезы
где – радиус начальной окружности;
– угловые параметры точек теоретического профиля;
– угол между боковой стороной шлица и прямой.
Координаты центра заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугой одной окружности
Радиус заменяющей окружности
Максимальное отклонение дуги заменяющей окружности от теоретического профиля
где – допуск на ширину шлица.
Координаты центра первой заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей
Радиус первой заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей
Радиус второй заменяющей окружности при замене теоретического профиля дугами двух окружностей
Шаг профиля по нормали
где – количество шлицев.
Ширина зуба фрезы по начальной прямой
Результаты расчетов приведены в приложении.
Для червячной шлицевой фрезы ГОСТ 8027-87 устанавливает такие допуски:
допуск на отклонение осевого шага фрезы ±0018 мм;
допуск на накопленное отклонение шага на длине любых трех шагов 0036 мм;
допуск на отклонение профиля передней поверхности 005 мм;
допуск на отклонение накопленной ошибки окружного шага стружечных канавок 01 мм;
допуск на отклонение направления стружечных канавок на длине 100 мм рабочей части фрезы ±01 мм;
на всей поверхности фрезы не должно быть трещин заусенцев и следов коррозии на шлифованных поверхностях не должно быть забоин и выкрошенных мест;
допуск на радиальное биение по обоим буртикам 001 мм;
допуск на биение опорных торцов 0006 мм;
допуск на полное биение вершин зубьев фрезы 005 мм;
допуск на посадочный диаметр мм;
В результате курсового проектирования были получены навыки самостоятельной работы при проектировании металлорежущих инструментов. При выполнении курсового проекта были использованы на практике знания полученные при изучении общетехнических и специальных дисциплин – высшей и вычислительной математики начертательной и аналитической геометрии сопротивления материалов теории резания и т. п.
Выбор проектирование и расчет инструментов были осуществлены с помощью традиционных методов расчета и конструирования металлорежущего инструмента. При этом также были использованы особенности конструирования и расчета инструмента и инструментальных блоков для станков с ЧПУ.
В ходе выполнения работы я научилась:
выбирать расчетные схемы и использовать необходимые расчеты связанные с проектированием инструмента;
принимать решения в соответствии с прогрессивными методами выбора инструментального материала и конструктивных элементов инструмента;
выбирать оптимальные геометрические и конструктивные параметры анализировать точность и продуктивность инструмента.
Список используемых источников.
Шатин В.П. Шатин Ю.В. Справочник конструктора-инструменталь-щика. – М.: Машиностроение 1975.
Семенченко И.И. Матюшин В.М. Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущего инструмента. – М.: Машгиз 1952. – 952 с.
Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. - М.: Машиностроение 1986. – 288 с.
Родин П.Р. Металлорежущие инструменты. – Киев: 1986. – 335 с.
Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение 1984. – 272 с.
Каморкин А.Н. Костенко Н.А. Песочин С.М. Расчет зуборезных инструментов на ЭВМ Мир’ и Промінь’. Киев: Вища школа 1979.
Сахаров Г.М. и др. Металлорежущие инструменты – М.: Машиностроение 1989. – 328 с.
Кузнецов Ю.И. Маслов А.Р. Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ – М.: Машиностроение 1990. – 512 с.
Справочник инструментальщика. Под редакцией И.А. Ординарцева – Л.: Машиностроение 1987. – 846 с.
Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2. Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение 1990. – 448 с.
Нефедов Н.А. Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. – М.: Машиностроение 1990.– 448 с.

Корпус.cdw

токарного подрезного
Нижняя опорная поверхность гнезда под пластину не должна иметь завалов и заусенцев.