Проектирование инструмента для обработки заданного отверстия

06.05.06. Вариант 1 зенкер цельный.doc

Курсовая работа выполнена на тему: “Инструменты для обработки отверстий”.
Расчетно-пояснительная записка 20 листов 10 рисунков 1 лист формата 6 источников 1 приложение.
Ключевые слова: сверло перовое зенкер цельный хвостовик конус Морзе развертка режущая кромка.
Цель работы – спроектировать металлорежущий инструмент для обработки отверстий.
Объектом разработки является зенкер цельный.
Расчет диаметров инструментов для обработки отверстий5
Конструкция хвостовиков инструментов12
Расчет инструментальных конусов Морзе13
Расчет спирального сверла на прочность и жесткость14
Части и конструктивные элементы инструментов14
для обработки отверстий
5.Список использованной литературы19
1.Чертеж зенкера цельного 20
Для обработки отверстий применяются разнообразные типы инструментов в зависимости от назначения различных деталей и факторов технологического процесса. Самыми распространенными инструментами для обработки отверстий являются сверла зенкеры и развертки.
Зенкеры представляют собой инструмент для обработки цилиндрических конических отверстий или торцевых поверхностей. По типу крепления зенкеры разделяют на хвостовые и насадные. Зенкеры изготовляют цельными сварными сборными с припаянными или закрепленными механически пластинами из твердого сплава. Зенкеры в машиностроении широко распространены особенно при серийном и массовом производстве.
Назначение зенкера – обычно увеличить отверстие полученное сверлением штамповкой или отливкой а также исправить направление оси отверстия. Зенкер часто используют как промежуточное инструмент между сверлом и разверткой; с его помощью получают более точное отверстие чем при сверлении.
После зенкера получают отверстие 4 – 5 классов точности. Точные отверстия 2-3 класса точности необходимо развертывать. Зенкер снимает больший припуск а развертка зачищает калибрует отверстие и исправляет его форму. Для подготовки отверстия под развертывание в настоящее время широко применяют зенкеры различных конструкций. По характеру своей работы зенкер напоминает сверло но отличается о него оформлением режущих кромок. В зенкере обычно делают три и более режущих кромки но имеются конструкции зенкеров и с двумя режущими кромками. Благодаря увеличенному числу режущих кромок а также повышенной жесткости зенкер имеет лучшее направление и дает более чистые отверстия чем сверла. Резание осуществляется кромками расположенными наклонно или перпендикулярно к оси.
Конструктивные особенности зенкеров.
В отличии от сверла зенкер не имеет поперечной кромки поэтому условия резания на всем протяжении режущих кромок зенкера более равномерные и благоприятные чем у сверла.
Расчет исполнительных диаметров инструментов для обработки отверстия.
1 Исходные данные для расчета.
Исходные данные для расчета.
Материал детали Ст. 20
Применяемый инструмент: сверло перовое зенкер ступенчатый зенковка (торцовка) развертка цельная.
Рис.1 Схема ступенчатого отверстия
2. Построение схем расположения полей допусков на диаметры инструментов и назначение межоперационных припусков
Точность и качество мерного инструмента зависят от размера и степени износа поверхности обрабатываемых отверстий. При назначении исполнительных размеров на эти инструменты необходимо исходить из основных требований:
инструмент при эксплуатации должен иметь как можно большую величину поля допуска на износ;
при уменьшении диаметра инструмента в процессе эксплуатации в пределах величины поля допуска на износ J должны обеспечиваться необходимая точность размера и шероховатость поверхности обрабатываемого отверстия;
допуск на диаметр инструмента JTd
при сверлении зенкеровании и развертывании диаметр отверстия увеличивается по сравнению с диаметром инструмента вследствие разбивки.
Чтобы избежать брака необходимо выполнять максимальный диаметр инструмента меньше максимального диаметра отверстия. Для этого надо занизить верхнее отклонение поля допуска на изготовление инструмента es относительно верхнего отклонения ES поля допуска отверстия на величину максимально возможной разбивки Pmax. Величину Pmax в соответствие с рекомендациями ВНИИ инструмента принимает около 13 поля допуска отверстия 7 8 и 9-го квалитетов для разверток и 14 поля допуска отверстия 11-го квалитета для зенкеров. Для разверток предназначенных для обработки отверстия по 11-му квалитету величину Pmax также принимают равной 14 поля допуска отверстия. При разработке допусков на диаметры разверток в качестве базы принимают поле допуска на отверстие JTD 7 8 или 9-го квалитетов а для зенкеров – 11-го квалитетов.
3. Расчет диаметров инструментов для обработки отверстия 10F8.
Последовательность построения расчетной схемы и метода определения исполнительных размеров инструментов изложены применительно к обработке отверстия 10F8.
Определить необходимые операции для обеспечения заданной посадки и квалитета отверстия. В соответствии с данными табл. 3 [1] для обработки отверстия 10F8 необходимо выполнить следующие операции: сверление предварительное и окончательное развертывание.
Назначить межоперационные припуски.
По табл. 3 находим: припуск под окончательное (чистовое) развертывание DР№2 = 005 мм; припуск под предварительное (черновое) развертывание DР№1 = 025 мм.
Строим поле допуска на диаметр отверстия. Для отверстия 10F8 по СТ СЭВ 144-75 [6]: верхнее отклонение ES =+0035 мм; нижнее отклонение ES=+0013 мм (рис. 2)
Строим на расчетной схеме поле допуска на диаметр чистовой развертки JTdР№2 и определяем ее максимальный диаметр.
Верхнее отклонение поля допуска инструмента es необходимо занизить относительно верхнего отклонения поля допуска отверстия на величину максимально возможной разбивки Pma Pm JTdР№1№2 =0006 мм.
Исполнительный размер развертки проставляемый на чертеже составит:
Для удобства настройки калибров для контроля диаметра развертки при изготовлении на рабочих чертежах следует указывать наибольший размер как номинальный т.е. 10028.
Наименьший диаметр развертки с учетом износа определится по выражению для рассматриваемого примера dPmin=10028-(0006+0014)=10008 мм.
Определяем исполнительные диаметры остальных инструментов. Для этого от нижнего отклонения ei поля допуска на изготовление инструмента для окончательной обработки отверстия откладываем припуск i под обработку этим инструментом и построить поле допуска JTdi на диаметр предшествующего инструмента. По построенной схеме определяем численные значения верхнего es и нижнего ei отклонений поля допуска JTdi на диаметр рассматриваемого инструмента. Аналогично производится построение полей допусков и определение исполнительных диаметров остальных инструментов.
Для рассматриваемого примера определение размеров инструментов производим в следующем порядке:
определяем исполнительный диаметр развертки для предварительной обработки отверстия. Для этого от поля допуска на износ J откладываем припуск под развертку №2Р№2 =005мм а затем строим поле допуска черновой развертки JTdP№1=0006мм. В соответствии с расчетной схемой (см. рис. 2) исполнительный диаметр черновой развертки составит
определяем исполнительный диаметр сверла. От нижнего отклонения развертки №2 ei = -0048 откладываем припуск удаляемый черновой разверткой Р№1 = 025 мм и поле допуска на изготовление развертки JTdР = 0006 мм. Величину допуска на изготовление сверла определяем по 9-ому для 11 [1].
Для рассматриваемого примера расчетный диаметр сверла составит:
Принимаем диаметр сверла dС = 97 мм.
Аналогично строятся схемы расположения полей допусков и рассчитываются исполнительные диаметры инструментов по остальным участкам ступенчатого отверстия. Расчетная схема исполнительных размеров инструментов предназначенных для обработки отверстия 10F8 приведена на рис. 2.
Рис. 2 Расчетная схема исполнительных размеров инструментов предназначенных для обработки отверстия 10F8.
4. Расчет диаметров инструментов для обработки отверстия 18М12.
Последовательность построения расчетной схемы и метода определения исполнительных размеров инструментов изложены применительно к обработке отверстия 18М12 в цельном материале.
Определяем необходимые операции для обеспечения заданной посадки и квалитета отверстия. В соответствии с данными табл. 3 [1] для обработки отверстия 18М12 необходимо выполнить следующие операции: сверление окончательное зенкерование.
Назначаем межоперационные припуски.
По табл. 3: припуск под окончательное зенкерование DЗ№2 175 мм.
Строим поле допуска на диаметр отверстия. Для отверстия 18М12 по СТ СЭВ 144-75 [6]: верхнее отклонение ES =0010 мм; нижнее отклонение ES=-0170 мм (рис. 3)
Строим на расчетной схеме поле допуска на диаметр чистового зенкера JTdЗ№2 и определяем его максимальный диаметр.
Исполнительный размер зенкера проставляемый на чертеже составит:
Рис. 3 Расчетная схема исполнительных размеров инструментов для обработки отверстия 18М12.
Конструкция хвостовиков инструментов.
Хвостовики инструментов для обработки отверстий должны центрировать инструмент т.е. совмещать оси инструмента и шпинделя и передавать крутящий момент от шпинделя станка к инструменту.
При проектировании инструментов следует предусматривать цилиндрические или конические хвостовики.
Цилиндрические хвостовики более технологичны в изготовлении позволяют регулировать вылет инструмента при его закреплении. Передачу крутящего момента от шпинделя станка к инструменту осуществляют за счет сил трения между цилиндрической поверхностью хвостовика и зажимными элементами станка. При больших усилиях резания для увеличения крутящего момента передаваемого хвостовиком на его конце следует предусматривать квадрат или поводок.
Конические хвостовики инструментов следует выполнять в виде конусов Морзе так как метрические конуса не получили широкого распространения в промышленности. Конус инструмента должен обеспечивать центрирование и закрепление инструмента т.е. передавать осевую силу и крутящий момент. Конические хвостовики следует проектировать с лапками которые необходимы для съема инструмента со станка и не должны нагружаться во время работы.
При проектировании комбинированных многоступенчатых режущих инструментов для уменьшения вылета инструмента и экономии легированной стали следует использовать укороченные инструментальные конусы с дополнительной поводковой частью – для передачи крутящего момента.
Хвостовики инструментов предназначенных для автоматизированных станков должны обеспечивать быстросменность и возможность регулирования инструмента вне станка на заданный размер.
Расчет инструментальных конусов Морзе.
При проектировании инструментов конструктор должен выполнить проверочный расчет хвостовой части по максимальному крутящему моменту с учетом затупления инструмента.
Осевая составляющая силы резания
где -диаметр сверла мм мм;
-подача ммоб; ммоб [3 табл. 27 стр. 433];
-поправочный коэффициент;= [3 табл. 22 стр. 430];
Значения коэффициентов принимаем из таблицы 31 [3 стр. 436].
Момент сил сопротивления резанию
Значения коэффициентов принимаем из таблицы 31 [4].
Определим конус Морзе хвостовика сверла для этого найдем средний диаметр хвостовика
где - коэффициент трения сталь по стали =0096;
- половина угла конуса =1°26’16’’;
- отклонение угла конуса =5’;
Выбираем конус Морзе №2 с длиной хвостовика 785 мм.
Форма и размеры конуса Морзе №2 представлены на рис. 4.
Рис. 4 Форма и размеры конуса Морзе №2.
Расчет спирального сверла на прочность и жесткость.
На сверло в процессе резания действуют осевая сила резания и крутящий момент которые воспринимаются равными по величине и обратными по направлению реактивным осевым усилием крутящим моментом хвостовика. При расчете должно выполняться условие:
где - разрушающая осевая сила;
где – коэффициент учитывающий завитость сверла; = 022
– площадь поперечного сечения рабочей части сверла мм2;
- предел текучести при сжатии материала сверла =3000 мПа.
то условие прочности выполняется.
Части и конструктивные элементы инструментов для обработки отверстий.
Сверла перовые сборные с цилиндрическим регулируемым хвостовиком предназначены для обработки отверстий в заготовках из чугуна или конструкционных сталей. Выпускаются повышенной (А) и нормальной (В) точности. Состоят из режущей пластины (ГОСТ 25526-82) державки (ГОСТ 25525-82) и крепежных элементов.
Основные размеры сверл выпускаемых по ГОСТ 25524-82: d=25 80 мм; L=217 390 мм; резьбовой хвостовик с трапецеидальной однозаходной резьбой D1=Тr36х3- Тr48х3. Выпускаются средней и короткой серий.
Основные размеры сверл выпускаемых по ТУ 2-035-741-81: d=25 130 мм; L=190 400 мм; хвостовик конус Морзе №3 – 6.
Основные размеры пластинки: d=25 130 мм; L=35 99 мм; В=6 18 мм .
Технические требования на сверла по ГОСТ 25527-82 и ТУ 2-035-741-81.
Конструкция перового сверла приведена на рис. 6.
Рис. 6 Сверло перовое.
Зенкеры в отличие от сверл имеют большое количество режущих зубьев и направляющих ленточек (обычно 3-4) обладают большей жесткостью и не имеют перемычки что позволяет уменьшить разбивку обработанного отверстия и угол оси. Различают следующие типы зенкеров: хвостовые насадные цельные и насадные сборные.
Рассмотрим вопросы проектирования зенкера 1798-0035 для окончательной обработки отверстия 18М12.
Принимаем хвостовой зенкер с числом зубьев 3Конструктивные размеры (по ГОСТ 2489-71): L=205 мм d2=7 мм.
Конструкция зенкера хвостового представлена на рис. 7.
Рис. 7 Зенкер хвостовой.
Цилиндрические развертки следует проектировать хвостовые насадные цельные и насадные сборные. По способу применения развертки подразделяют на машинные и ручные а по принципу регулирования размера на постоянные и регулируемые.
Рассмотрим вопросы проектирования развертки для чистовой обработки отверстия 10F8. Важнейшим конструктивным параметром является диаметр развертки. Согласно предварительного расчета диаметр развертки составляет : мм
Материал развертки – быстрорежущая сталь Р6М5. Передний угол принимаем задний угол . На калибрующей части развертки выполняем цилиндрическую фаску мм. Принимаем следующие конструктивные параметры развертки: общая длина развертки мм; длина режущей части мм длина хвостовика мм диаметр хвостовика мм
длина заборного конуса мм ; ; мм;мм; мм; ; стружечные канавки формы А со следующими параметрами: мм; ; мм.
Конструкция хвостовой развертки представлена на рис. 8.
Рис. 8 Развертка хвостовая.
Для исключения огранки отверстия окружной шаг зубьев развертки выполняем неравномерным со следующими параметрами: ; ; ; (рис. 9).
Рис. 9 Схема разбивки шага зубьев развертки.
Зенковки аналогичны зенкерам но отличаются от них наличием направляющей цапфы с углом и четырьмя зубьями для всех типов. Зенковки бывают следующих типов: с постоянной направляющей цапфой и цилиндрическим хвостовиком; со сменной направляющей цапфой и коническим хвостовиком; насадные; со сменной направляющей цапфой и хвостовиком под штифтовый замок. Кроме стандартных используют зенковки для станков с ЧПУ с цилиндрическим и коническим хвостовиком а также зенковки оснащаемые твердосплавными пластинами. Широкое распространение в промышленности получили конические зенковки для обработки центровых отверстий. Конструкция зенковки – торцовки приведена на рис. 10.
Рис. 10 Зенковка – торцовка насадная.
Список использованной литературы
«Инструменты для обработки отверстий» методические указания по проектированию металлорежущих инструментов под ред. В.К. Лохматова ППИ Пенза 1984г.
Семенченко И.И. Матюшин В.М. Сахаров Г.Н. «Проектирование металлорежущих инструментов» М Машгиз 1962г.
«Справочник технолога машиностроителя» в 2-х томах т. 2 под ред. А.Н. МаловаМ Машиностроение 1972г.
«Справочник инструментальщика» И.А. Ординарцев Г.В. Филиппов и др. – Л Машиностроение 1987г.
Сахаров Г.Н. Арбузов О.Б. и др. «Металлорежущие инструменты» М Машиностроение 1992г.
Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» в 3-х т. изд. 8-е – М Машиностроение 2001г.

Зенкер-1-4.cdw

Сталь Р6М5 ГОСТ19265-73
Твердость: рабочей части - 62 65 НRCэ
Обратная конусность 0.05 0.08мм.
Биение относительно общей оси зенкера
режущих кромок - 0.06мм.
направляющих ленточек - 0.005мм.
Остальные технические требования по ГОСТ5736-81.
Маркировать номинальный диаметр зенкера.