Проектирование инструмента

Корекц расчет КФР.cdw

Долбяк.cdw

Профиль зуба в плоскости переднего торца
Номинальный делительный диаиетр
Толщина зубьев по делительной окружности
Разность соседних окружных шагов
Накопленная погрешность окружного шага
КР-ПИ.2010.ЗДД.02.005
Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H14
Долбяк должен удовлетворять техническим требованиям
число зубьев долбяка
обозначение класса точности
товарный знак завода-изготовителя.

державка.cdw

протяжка финал.cdw

КР-ПИ.2010.ПК.02.004
Материал хвостовиков Сталь 45Х HRC 40-45
Разность соседних окружных шагов не более 0
Накопленая погрешность окружного шага не более 0
Общая длина протяжки 912 мм; длинна режущей части 417 мм
Неуказаные предельные отклонения h14
Длина протягивания 80 мм
предварительное отверстие d=42
окончательное отверстие D=45H8
Марикировать: завод изготовителя

Спецификация.spw

график.cdw

Чертеж Фасоный 2.cdw

КР-ПИ.2010.РКФ.02.002
Размеры контурных точек профиля резца получить
коррекционным расчетом с точностью до 0
Маркировать: марку стали резца
товарный знак завода изготовителя
Режущая кромка (2:1)

РПЗ Ивахин.docx

МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РФ
ГОУ ВПО ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине: «Проектирование инструмента»
Работу выполнилИвахин Д.В.
Задание к курсовому проекту
Спроектировать круглый фасонный резец для обработки детали представленной на эскизе. Материал детали: алюминий АЛ4 (HB85).
Спроектировать круглую протяжку для обработки отверстия. Материал детали: серый чугун СЧ21 (HB170) диаметр предварительного отверстия мм диаметр отверстия после протягивания мм длина отверстия мм. Шероховатость обработанной поверхности мкм.
Спроектировать зуборезный долбяк для обработки зубчатого колеса со следующими параметрами: мм . Степень точности колес 8-Х.
Проектирование круглого радиального фасонного резца4
1 Теоретические сведения4
2 Расчет круглого радиального фасонного резца5
3 Коррекционный расчет КФР6
4 Анализ точности обработки КФР на коническом участке9
5 Исследование геометрических параметров КФР10
Проектирование протяжки для обработки отверстия15
1 Теоретические сведения15
3 Заточка протяжки21
Расчет зуборезного долбяка22
1 Теоретические сведения22
3 Заточка зуборезного долбяка29
Проектирование круглого радиального фасонного резца
1 Теоретические сведения
Фасонный резец – инструмент предназначенный главным образом для использования в условиях серийного и массового производств где все больший удельный вес приобретают автоматически действующие станки – универсальные и специальные автоматы и полуавтоматы. В связи с этим наиболее существенной задачей проектирования фасонных резцов является обеспечение условий рационального использования автоматического оборудования. К таким условиям относятся: высокая стойкость фасонных резцов широкие технологические возможности и минимальные потери времени на смену и переточку затупившихся резцов.
Фасонные резцы служат для обработки наружных внутренних и торцевых поверхностей разнообразного профиля и различаются по конструктивной форме способу заточки способу установки в рабочее положение и по характеру главного движения резания.
По конструктивной форме фасонные резцы разделяются на плоские или стержневые призматические и круглые.
Принцип работы радиальных фасонных резцов основан на постепенном срезании в виде стружки всего подлежащего удалению объема металла режущим лезвием. По мере движения резца в работу вступают все новые и новые точки режущего лезвия и к концу работы стружка срезается всем режущим лезвием. Следовательно каждая точка режущего лезвия работает определенное время.
Круглые фасонные резцы применяют для обработки как наружных так и внутренних фасонных поверхностей. Они более технологичны чем призматические так как представляют собой тела вращения и допускают большее число переточек и стачиваются до остаточной по условию прочности величины.
Задние углы у круглых резцов получают установкой их оси выше осевой плоскости на заготовке в специальных резцедержателях.
2 Расчет круглого радиального фасонного резца
Определим общую длину кфр по формуле:
где – длинна обрабатываемой детали мм;
– участок для проточки канавки под последующую отрезку мм;
– участок для перекрывания профиля детали мм;
– длина буртика с радиальным рифлением мм.
Параметры зубчатых рифлений.
Число зубьев принимаем 32.
Выбор подачи по таблице 5 [1] ммоб.
Составляющие силы резания определим по формуле:
Диаметр посадочного отверстия определим по формуле:
Округляем до ближайшего большего размера из стандартного ряда: . Так как крепление кфр в двух опорной державке.
Определим наружный диаметр резца по формуле:
где – максимальный радиус кфр мм;
– глубина профиля мм;
– участок для размещения стружки мм;
– толщина стенки резца для обеспечения прочности мм.
Округляем до ближайшего большего целого числа кратного пяти: .
Углы в базовой точке выбираем по таблице 4 [1]:
3 Коррекционный расчет КФР
При расчете кфр используем размеры по их середине поля допуска для размеров без допусков назначаем 10 квалитет. Для линейных размеров используем 10 квалитет точности а поле допуска по что позволяет использовать номинальные размеры. На листе формата А2 вычерчиваем эскиз заготовки проставляем все необходимые размеры указываем узловые точки заготовки проставляем все необходимые размеры. Для точек с одинаковым диаметром все параметры одинаковы поэтому рассчитывать их не нужно.
Определим расстояние от оси детали до передней поверхности резца:
Определим расстояние от оси детали до узловой точки 8 (базовая) к плоскости передней поверхности:
Определим суммарный угол в базовой точке:
Определим расстояние от оси резца до передней поверхности:
Определим расстояние от оси резца до базовой точки в передней поверхности:
Далее рассчитываем от наименьшего диаметра к наибольшему.
Определим передний угол в узловой точке 12:
Определим расстояние от оси детали до узловой точки 12:
Определим расстояние между узловыми точками 8 (базовая) и 12 в плоскости:
Определим расстояние до узловой точки 12 к плоскости передней поверхности:
Определим суммарный угол в узловой точке 12:
Определим задний угол в узловой точке 12 в радиальной плоскости:
Определим требуемый радиус резца в узловой точке 12:
Определим передний угол в узловой точке 1 к плоскости передней поверхности:
Определим расстояние между узловыми точками 8 (базовой) и 1 в плоскости:
Определим расстояние от оси резца до узловой точки 1 к плоскости передней поверхности:
Определим суммарный угол в точке 1:
Определим задний угол в узловой точке 1 в радиальной плоскости:
Определим требуемый радиус резца в узловой точке 1:
Аналогично рассчитываем остальные узловые точки и вносим результаты расчета в таблицу 1.
4 Анализ точности обработки КФР на коническом участке
Определим радиус резца в точке между точками 4 и 5 режущей кромки:
Определим угол резца между плоскостью передней поверхности и радиусом резца в точке 4-5:
Определим расстояние от оси резца до точки 4-5 в плоскости передней поверхности:
Определим расстояние от оси детали до точки 4-5 в плоскости передней поверхности:
Определим фактический радиус детали в точке 4-5:
Радиус детали в точке 4-5:
Погрешность конического участка:
5 Исследование геометрических параметров КФР
У фасонных резцов различают углы и в сечении перпендикулярном к оси или базе крепления и углы и в нормальном сечении к профилю кромок влияющие на процесс резания которые рассчитываются по формулам 1.33 и 1.34.
Построим графики углов представленный на рисунке 2.
Рисунок 2 – Графики углов
Заточка круглых фасонных резцов производится исключительно по передней поверхности торцом круга формы ЧК на универсально-заточном станке. Передний угол резца должен быть точно выдержан по чертежу иначе профиль резца будет искажен поэтому при заточке круглого фасонного резца необходимо обращать особое внимание на правильность положения круга относительно резца. Ось резца должна быть расположена относительно плоскости вращения шлифовального круга на расстоянии рисунок 3.
Рисунок 3 – Схема заточки кфр
Для заточки металлорежущего инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 лучше всего применять круги из электрокорунда белого на керамической связке характеристика представлена в таблице 2. В таблице 3 приведены геометрические параметры зерен электрокорунда. Режим шлифования и заточки приведены в таблице 4.
Таблица 2 – Характеристика абразивного материала
Условное обозначение
Содержание основного абразивного материала %
Электрокорунд белый – продукт плавки; кристаллическая окись алюминия; кристаллы – многогранники неправильной формы.
В виде шлифовальных зерен в кругах для шлифования и заточки стальных режущих инструментов
Таблица 3 – Геометрические параметры зерен электрокорунда
Число острых углов %
Таблица 4 – Режим шлифования и заточки
Продольная подача ммин
Глубина шлифования ммдв. ход
Поперечная подача ммход
Проектирование протяжки для обработки отверстия
Протяжки – это многозубые высокопроизводительные инструменты нашедшие широкое применение в серийном и особенно в массовом производствах. Экономическая эффективность применения протяжек достигается только лишь в массовом и серийном производствах. Однако даже на предприятиях с единичным и мелкосерийном производствами протяжки могут дать значительный экономический эффект при обработке сложных фасонных отверстий если формы обрабатываемых поверхностей и их размеры имеют узкие допуски.
Протяжки состоят из следующих основных частей: хвостовика шейки передней и задней направляющих режущей и калибрующих частей заднего хвостовика. Конструкция режущей части протяжки определяется принятой схемой резания под которой понимают принятый порядок последовательного срезания припуска. Различают одинарную схему резания схему группового резания профильную схему генераторную схему.
Установим группу обрабатываемости по таблице П1 [2] по марке и твердости материала заготовки данным параметрам соответствует VI группа.
Группу качества протянутой поверхности установим по таблице П2 [2] по квалитету точности и параметру шероховатости поверхности отверстия группа качества 2.
Выбираем материал режущей части протяжки выбираем по таблице П3 [2] в Р6АМ5 ГОСТ 19265-73.
Так как диаметр протяжки более 40 мм то протяжку делают сварной материал хвостовика Сталь 45Х. Сваривают хвостовик со стержнем протяжки по шейке на расстоянии 15-25 мм от начала переходного конуса. Тип хвостовика принимаем по ГОСТ 4044-70 размеры по таблице П4 [2] хвостовик представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Хвостовик
Сила допустимая прочностью хвостовика определим по формуле:
где – допустимое напряжение при растяжении МПа;
– площадь опасного сечения хвостовика .
Передние и задние углы выбираем по таблице П5 [2] в зависимости от группы обрабатываемости и вида зубьев.
Рисунок 5 – Черновые и переходные зубья
Рисунок 6 – Чистовые и калибрующие зубья
Скорость резания выбираем по таблице П6 [2] в зависимости от группы качества и группы обрабатываемости: ммин.
Во избежание вырывов рванин и сколов на протянутой поверхности при протягивании 2 группы качества и из хрупких материалов используем таблицу П17 [2] для определения подачи: ммзуб.
Поправочные коэффициенты на подачу берем согласно таблицы П18 [2]: ; ; ; ; .
Глубину стружечной канавки необходимой для размещения стружки при подъеме на черновых зубьях ммзуб определим по формуле:
где – коэффициент зависящий от группы обрабатываемости ;
– суммарная длина протягиваемых участков мм;
– подъем черновых зубьев ммзуб.
Шаг черновых зубьев принимаем по таблице П19 [2] так как одной и той же глубине стружечной канавки соответствует несколько значений шага то берем наименьший: мм.
Число одновременно участвующих в работе зубьев найдем по формуле:
Число зубьев в группе определим по формуле:
где – осевая сила резания приходящаяся на 1 мм режущей кромки по таблице П20 [2] Н;
– число одновременно участвующих в работе зубьев;
– поправочные коэффициенты на осевую силу резания по таблице П21 [2].
– максимальное усилие на станке 7Б56 Н.
Силу протягивания определим по формуле:
Полный припуск определим по формуле:
где – максимальный диаметр по допуску обработанного отверстия мм;
– минимальный диаметр по допуску предварительного отверстия мм.
Припуск на черновые зубья определим по формуле:
где – припуск на переходные зубья по таблице П23 [2] мм;
– припуск на чистовые зубья по таблице П22 [2] мм.
Число групп черновых зубьев определим по формуле:
Остаточную часть припуска находим по формуле:
Так как то оставляем в черновой части и увеличиваем число групп на 1: . Тогда припуск на переходные зубья составит .
Число черновых зубьев определим по формуле:
Число чистовых и калибрующих зубьев выбираем по таблицам П23 и П22 [2]: ; .
Общее число всех зубьев протяжки определим по формуле:
Длину режущей части определим по формуле:
Диаметр калибрующих зубьев и диаметр последнего чистового зуба принимаем равным максимальному по допуску диаметру протянутого отверстия: мм.
Допуски на изготовление зубьев протяжки принимаем по ГОСТ 9126-76.
Назначим число выкружек и их ширину на черновых зубьев по таблице П25 [2]:
Для переходных и чистовых зубьев по таблице П26 [2]:
По таблице П27 [2] радиусы выкружек и шлифовального круга:
Диаметр передней направляющей принимаем равным наименьшему диаметру отверстия до протягивания с полем допуска : .
Длина передней направляющей выбираем в зависимости:
Длину переходного конуса выбираем по таблице П28 [2] – 20 мм.
Расстояние от переднего торца до первого зуба протяжки по формуле:
где – принимаем в зависимости от диаметра хвостовика мм;
– для станка 7Б56 мм;
– длина протягивания мм.
Диаметр задней направляющей принимаем равным наименьшему предельному диаметру протянутого отверстия с полем допуска : .
Длина задней направляющей по таблице П29 [2] . Материал хвостовика Сталь 45Х.
Длина заднего хвостовика по таблице П30 [2] .
Общая длина протяжки определим по формуле:
Технологический процесс заточки протяжек и режимы заточки должны быть такими чтобы выдерживать требуемые геометрические параметры и размеры шероховатость затачиваемой поверхности и радиус округления режущих кромок.
Заточка передней поверхности внутренних протяжек может осуществляться конической поверхностью круга тарельчатой формы. Так как передняя поверхность внутренних протяжек является конической то при положительном переднем угле необходимо чтобы шлифовальный круг "вписывался" в размеры канавки и не "разваливал" зуб. Для этого необходимо чтобы радиус кривизны конической поверхности круга был меньше радиуса кривизны конической передней поверхности протяжки.
В протяжках группового резания разделение стружки производится широкими выкружками которые могут вышлифовываться кругами с цилиндрической или конической рабочей поверхностью. Вышлифовывание осуществляется с продольной подачей стола а необходимые задние углы на вспомогательных режущих кромках обеспечиваются за счет надлежащего наклона оси протяжки.
Доводка протяжек осуществляется обычно по задним поверхностям пастами или мелкозернистыми кругами.
Для заточки протяжек из быстрорежущих и инструментальных сталей применяются круги Э9 зернистостью 16-25 твердостью СМ1-СМ2 на керамической связке. При доводке протяжек мелкозернистыми кругами зернистость круга уменьшается до 10-20 номера связка – бакелитовая.
Окружная скорость круга принимается равной 20-25 мс подача на глубину шлифования не должна превышать 003-005 мм. Рисунок 7.
Рисунок 7 – Схема заточки
Расчет зуборезного долбяка
Долбяк представляет собой режущий инструмент выполненный в виде зубчатого колеса у которого вершины и боковые стороны зубьев снабжены передними и задними углами.
Долбяки предназначены для нарезания зубьев цилиндрических прямозубых косозубых и шевронных колес а также колес внутреннего зацепления. Долбяки незаменимы при нарезании зубьев в упор. Они обеспечивают большую производительность при нарезании зубчатых секторов и реек.
Выбираем дисковый долбяк класс точности В материал Р6М5 ГОСТ 19265-73.
Рассчитаем число зубьев долбяка с учетом принятого номинального делительного диаметра долбяка по формуле:
Делительный диаметр долбяка определим по формуле:
Для черновых долбяков передний угол .
Задний угол на вершине принимаем .
Фактический угол профиля долбяка определим по формуле:
Боковой задний угол в сечении по делительному цилиндру определим по формуле:
Задний угол на боковых сторонах зубьев в нормальном сечении к профилю определим по формуле:
Основной диаметр долбяка определим по формуле:
Толщина зуба по делительной окружности для черновых долбяков:
где – утоньшение зуба долбяка для образования припуска на зубья нарезаемого колеса под последующую обработку для чистого зубодолбления мм;
– величина утолщения зубьев долбяка для образования бокового зазора при чистовой обработке нарезаемых колес по таблице 10.46 [3] мм.
Высота головки зуба:
где – высота головки зуба нарезаемых шестерни и колеса мм.
где – высота ножки зуба нарезаемых шестерни и колеса мм.
Диаметр окружности выступов в исходном сечении:
Толщина зуба долбяка на наружном диаметре в исходном сечении:
Минимально допустимая по условию механической прочности толщина зуба нового долбяка на наружном диаметре:
Исходное расстояние обеспечивающее заданную толщину зуба на вершине:
Принимаем по ГОСТ 9323-79.
Проверка долбяка с выбранным исходным расстоянием на отсутствие интерференции с переходными кривыми у нарезаемых им колес выполняется только для шестерни.
Интерференция отсутствует если выполняется условие (3.17) где радиус кривизны активного профиля зуба шестерни в нижней начальной контактной точке при внешнем зацеплении ее с колесом - радиус кривизны эвольвентного профиля зуба шестерни в точке начала переходной кривой при нарезании ее долбяком.
Окружная толщина зуба по делительному цилиндру:
Высота головки зуба долбяка:
Высота ножки зуба долбяка:
Диаметр вершин зубьев долбяка:
Диаметр впадин зубьев долбяка:
Наибольшая допустимая величина стачивания долбяка ограничивается прочностью зуба сточенного долбяка и отсутствием подрезания зубьев нарезаемых им колес:
где – длина зуба нового долбяка по ГОСТ 9323-79 мм;
– длина зуба окончательно сточенного долбяка мм.
При работе окончательно сточенными долбяком может происходить подрезание ножки зуба шестерни и колеса. Подрезание отсутствует если выполняется условие (3.34). Расчет ведется по формулам (3.23) (3.24) (3.25) и (3.35).
Проверку на отсутствие срезания головки колеса окончательно сточенным долбяком выполняют по условию (3.42).
Остальные элементы конструкции долбяка выбираем по ГОСТ 9323-79 или из конструктивных соображений.
3 Заточка зуборезного долбяка
Дисковые зуборезные фрезы прямозубые долбяки и косозубые долбяки для косозубых колес как правило затачиваются на универсально-заточном станке с использованием стандартных приспособлений. Даже специальные приспособления для заточки косозубых долбяков для косозубых колес на универсально-заточном станке достаточно просты в настройке и эксплуатации.
Рисунок 8 – Схема заточки долбяка
Для заточки из быстрорежущих и инструментальных сталей применяются круги Э9 зернистостью 16-25 твердостью СМ1-СМ2 на керамической связке. При доводке мелкозернистыми кругами зернистость круга уменьшается до 10-20 номера связка – бакелитовая.
Окружная скорость круга принимается равной 20-25 мс подача на глубину шлифования не должна превышать 003-005 мм.
Грановский Г.И. Панченко К.П. Фасонные резцы. – М.: Машиностроение 1975. – 309 с.
Протяжки для обработки отверстий Д.К. Маргулис М.М. Тверской В.Н. Ашихмин и др. – М.: Машиностроение 1986. – 232 с. ил.
Металлорежущие инструменты: справочник конструктора Е.Э. Фельдштейн М.А. Корниевич. – Минск : Новое знание 2009. – 1039 с.: ил.
Режущий инструмент: Учебник для вузов Под редакцией С.В. Кирсанова. – 3-е изд. М.: Машиностроение 2007. – 528 с.: ил.