Проектирование сверла спирального, оснащённого пластинкой ТС

╧ЁюхъЄшЁютрэшх ётхЁыр ёяшЁры№эюую, юёэр∙╕ээюую яырёЄшэъющ ╥╤.cdw.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Самарский государственный технический университет
Кафедра инструментальных систем и сервиса автомобилей
К О Н Т Р О Л Ь Н А Я Р А Б О Т А
по учебной дисциплине «Режущий инструмент»
(подпись)(инициалы и фамилия)
(должность) (подпись и дата)(инициалы и фамилия)
страниц 1 рисунок 5 источников используемой литературы и 1 лист графического материала формата А3.
СПИРАЛЬНОЕ СВЕРЛО ТВЁРДЫЙ СПЛАВ ПЛАСТИНКА ВК8 ДВОЙНАЯ ЗАТОЧКА ПОДТОЧКА ПЕРЕМЫЧКА ПЕРО ПОПЕРЕЧНАЯ КРОМКА ЗАБОРНЫЙ КОНУС ВИНТОВАЯ КАНАВКА КОНУС МОРЗЕ ГЛУБИНА РЕЗАНИЯ ПОДАЧА ОСЕВАЯ СИЛА КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ РАСЧЁТ НА ПРОЧНОСТЬ.
В данной контрольной работе спроектировано сверло спиральное оснащённое твёрдым сплавом ВК8 выполнен обзор существующих конструкций свёрл спиральных выбраны геометрические параметры рассчитаны размеры оптимальные условия эксплуатации и режимы обработки произведён поверочный расчёт свёрл на прочность выполнен чертёж сверла.
I Проектирование сверла спирального оснащённого твёрдым сплавом ВК85
Исходные данные обрабатываемой детали (эскиз детали)5
Обзор существующих конструкций и описание сверла спирального5
Выбор материала режущей части6
Выбор геометрических параметров расчёт размеров6
Оптимальные условия эксплуатации режимы обработки9
Поверочный расчёт свёрл на прочность9
Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных технологических способов воздействия на обрабатываемую заготовку с целью придать ей заданную форму и размеры указанной точности.
Одним из таких способов является механическая обработка заготовок резанием. Она осуществляется металлорежущим инструментом и ведётся на металлорежущих станках.
Все способы и виды обработки металлов основаны на срезании припуска и преобразования его в стружку составляют разновидности определяемые термином «Резание металлов».
Самым выгодным режимом резания называется такой при котором обеспечиваются наибольшая производительность и наименьшая себестоимость обработки не нарушая при этом качества изделия.
При назначении элементов режима резания необходимо наиболее полно использовать режущие свойства инструмента а также кинематические и динамические данные станка. При этом должно быть обеспечено заданное качество обработанной детали. Назначение режима резания – это выбор скорости подачи и глубины резания обеспечивающий требуемый период стойкости инструмента.
Расчёт режимов резания обычно является одним из этапов разработки технологического процесса изготовления детали и выполняется после выбора металлорежущего станка если технологический процесс разрабатывается для существующего производства или предшествует выбору станка если технологический процесс разрабатывается с целью проектирования нового производства.
Выбор метода расчёта диктуется конкретными условиями. В основном это затраченное время и качество обработки.
Основной целью оптимизации операции любого производственного процесса в том числе и обработки резанием обеспечивающей изделию необходимое качество (геометрическую точность точность размеров шероховатость и т.д.) является достижение максимальной производительности при минимальной себестоимости выполнения операции. Производительность обработки тем выше чем меньше основное технологическое время или что то же самое для обработки резанием – машинное время.
Прогресс машиностроения связан с применением твердых сплавов в качестве материала режущих инструментов. Использование твердых сплавов позволило увеличить скорости резания в 3—4 раза по сравнению со скоростями быстрорежущих инструментов. Подобное резкое увеличение скорости резания настоятельно потребовало создания новых металлорежущих станков соответствующих возможностям новых инструментов.
I Проектирование сверла спирального оснащённого твёрдым сплавом ВК8
Исходные данные обрабатываемой детали (эскиз детали)
Рисунок 1 Эскиз детали
Обзор существующих конструкций и описание сверла спирального
Сверло — режущий инструмент с вращательным движением резания и осевым движением подачи предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала. Свёрла могут также применяться для рассверливания то есть увеличения уже имеющихся предварительно просверленных отверстий и засверливания то есть получения несквозных углублений.
По конструкции рабочей части бывают:
Спиральные (винтовые) — это самые распространённые свёрла с диаметром сверла от 01 до 80 мм и длиной рабочей части до 275 мм широко применяются для сверления различных материалов.
Плоские (перовые) — используются при сверлении отверстий больших диаметров и глубин.
Для глубокого сверления (L≥5D) — удлинённые винтовые свёрла с двумя винтовыми каналами для внутреннего подвода охлаждающей жидкости.
Одностороннего резания — применяются для выполнения точных отверстий за счёт наличия направляющей (опорной) поверхности.
oРужейные — применяются для сверления отверстий большой глубины.
Кольцевые — пустотелые свёрла превращающие в стружку только узкую кольцевую часть материала.
Центровочные — применяют для сверления центровых отверстий в деталях.
По конструкции хвостовой части бывают:
По способу изготовления бывают:
Цельные — спиральные свёрла из быстрорежущей стали марок Р9 Р18 Р9К15 диаметром до 8 мм либо из твёрдого сплава диаметром до 6 мм.
Сварные — спиральные свёрла диаметром более 8 мм изготовляют сварными (хвостовую часть из углеродистой а рабочую часть из быстрорежущей стали).
Оснащённые твёрдосплавными пластинками — бывают с прямыми косыми и винтовыми канавками (в том числе с =60° для глубокого сверления).
Со сменными твердосплавными пластинами — также называются корпусными.
По форме обрабатываемых отверстий бывают:
По обрабатываемому материалу бывают:
Для обработки металлов и сплавов;
Для обработки бетона кирпича камня;
Для обработки стекла керамики;
Для обработки дерева.
Выбор материала режущей части
Обрабатываемый материал относится к серым чугунам. Твёрдость по Бринеллю – 260НВ. Твёрдый сплав ВК8 указанный в задании предназначен для черновой обработки при неравномерном сечении среза и прерывистом резании чугуна цветных сплавов труднообрабатываемых специальных сплавов. Выбираем материал корпуса свёрл сталь 9ХС.
Выбор геометрических параметров расчёт размеров
1.1 Выбор формы заточки
Способами улучшения геометрических параметров свёрл являются подточка перемычки у свёрл d>8 мм двойная заточка (периферийный участок вершины затачивается под углом 2φ0 = 70÷90°) для свёрл d>10 мм. Принимаем двойную заточку под углом 2φ0 = 70° с подточкой поперечной кромки ДП; длина второй кромки b = 45 мм.
1.2 Параметры лезвий сверла
Задний угол α определяется в плоскости параллельной оси сверла. Задний угол равен 8÷16°. Принимаем α = 11°.
Передний угол γ определяется в плоскости перпендикулярной режущей кромке. Передний угол равен 0÷7°. Принимаем γ = 5°.
Угол наклона поперечной кромки расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл =50 55° Принимаем = 55°.
Вспомогательный угол в плане φ1 образуется за счёт выполнения рабочей части сверла с обратной конусностью. Величина его составляет 1÷2°. Принимаем 1°.
Вспомогательные задние углы α 1 на ленточках равны нулю т.к. вспомогательная задняя поверхность очерчена поверхностью цилиндра.
Размеры поперечной кромки: а = 25 мм; l = 45 мм.
1.3 Выбор угла заборного конуса и угла наклона стружечной канавки
Угол при вершине 2φ — угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла что приводит к улучшению условий теплоотвода и таким образом к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для чугунов 2φ=116÷120°. Принимаем 2φ = 118°
Угол наклона винтовой канавки — угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок тем лучше отводится стружка но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр тем меньше ) На ТС пластинке 1 = 6° а на корпусе = 15÷20°. Принимаем = 20°.
1.4 Изменение заднего угла α по длине режущей кромки сверла
В осевой секущей плоскости углы получают заточкой. Наибольшее значение α имеет у поперечной кромки а наименьшее — у наружной поверхности сверла: α1 = 11° а у перемычки - 20÷27°. Принимаем α2 = 25°.
В нормальной секущей плоскости: tg α1N = tg α1 * s tg α2N = tg α2 * sin φ
tg α1N = tg 11° * s α1N = 95°
tg α2N = tg 25° * s α2N = 218°
1.5 Изменение переднего угла γ по длине режущей кромки сверла
Наибольшее значение γ имеет у наружной поверхности сверла наименьшее — у поперечной кромки. Зависит от угла наклона винтовой канавки
Для любой точки х: tg γ γ1 = arctg γ1
tg γ2; γ2 = arctg γ2
где dc = (025÷026)*D = (025÷026)*25 = 625÷65 мм. Принимаем dc = 65 мм.
tg γ1 = 0425; γ1 = arctg 0425 = 23°
tg γ2= 011; γ2 = arctg 011 = 63°
1.6 Шаг винтовой стружечной канавки
H = 314 * 25 * ctg 20° = 216 мм
2 Выбор конструктивных элементов рабочей части сверла
2.1 Диаметр сердцевины dc. Сердцевину у сверла с пластинкой из ТС делают относительно большой т.к. такое сверло сильно ослабляется при врезании пластинки. Приняли 65 мм (п.п. 4.1.6).
2.2 Ленточка. От её размера зависит большее или меньшее трение сверла о стенки обрабатываемого отверстия для уменьшения трения делают на сверле обратную конусность.
Ширина ленточки: (032÷045)*= (032÷045)*= 16÷225 мм. Принимаем 2 мм.
2.3 Диаметр спинки q = D - 2 * Δ
где Δ – высота ленточки; Δ = 02÷03 – для свёрл с фрезерованным профилем. Принимаем Δ = 03 мм.
q = 25 - 2 * 03 = 244 мм
2.4 Ширина пера измеренная по нормали к перу: В =
где Во = 1768 мм – ширина пера в нормальном к оси сверла сечении определяется углом 92°.
2.5 С целью снижения трения сверла о поверхность обрабатываемого отверстия диаметр рабочей части выполняют с обратной конусностью (уменьшением диаметра по направлению к хвостовику). Сверла оснащённые ТС пластинкой имеют обратную конусность на длине пластины равную 005÷008 мм.
2.6 Выбор размеров ТС пластинки
Согласно ГОСТ 25399-90 размеры ТС пластинки: b = 20; s = 45.
3 Расчёт длины сверла
3.1 Выбор номера конуса Морзе
Согласно ГОСТ 22736-77 и ГОСТ 25557-82 выбираем конус Морзе№3 с лапкой со следующими основными конструктивными размерами:
D = 23825; D1 = 241; d2 = 191; d3ma a = 5; R = 7; c = 13; R1=2.
3.2 Длина сверла минимально допустимая
L = lхв + lш + l0 + lзаб + (15÷20)
(15÷20) – увеличение длины сверла связанное с переточками. Принимаем 20 мм.
L = 99 + 5 + 48 + 75 + 20 = 1795 мм
3.3 Принимаем длину сверла по стандарту
Согласно ГОСТ 22736-77 L = 235 мм; lраб = 115 мм.
Оптимальные условия эксплуатации режимы обработки
1. Глубина резания определяется по формуле:
где t – глубина резания мм;
Do – диаметр обрабатываемого отверстия мм.
Выбираем s = 047÷054 ммоб. С учётом поправочного коэффициента на инструментальный материал kИS = 06: s = 028÷032 ммоб. Принимаем s = 03 ммоб.
3 Осевая сила резания
Po = 10 * Cp * * sy * Kp
где Cp = 42 – коэффициент осевой силы при сверлении;
q = 12; y = 075 – показатели степени;
Kp – коэффициент учитывающий фактические условия обработки.
где НВ = 260 – твёрдость обрабатываемого материала (по заданию: серый чугун);
n = 06 – показатель степени для твёрдого сплава.
Po = 10 * 42 * * 03075 * 12 = 97230 Н
Мкр = 10 * Cм * * sy * Kp
где Cм = 0012 – коэффициент осевой силы при сверлении;
q = 22; y = 08 – показатели степени;
Kp = 12– коэффициент учитывающий фактические условия обработки.
Мкр = 10 * 0012 * * 0308 * 12 = 65392 Н*м = 65392 Н*мм = 65392 МПа
Поверочный расчёт свёрл на прочность
1 Расчёт величины разрушающего крутящего момента
где W0 – момент сопротивления поперечного сечения рабочей части сверла;
Gкр – предел прочности материала рабочей части сверла на кручение; Gкр = 850÷950 МПа – для ТС. Принимаем Gкр = 900 МПа
Мр.кр = 0003 * * * Gкр
где m0 – коэффициент однородности материала рабочей части; m0 = 8÷12 – для ТС. Принимаем m0 = 10.
Мр.кр = 0003 * * * 900 = 2347373 МПа
Сравниваем Мр.кр и Мкр
Мр.кр = 2347373 МПа > Мкр = 65392 МПа
Следовательно сверло достаточно прочно.
2Расчёт величины разрушающей осевой силы при продольном изгибе
где = 167 – коэффициент учитывающий завитость сверла;
Е = 598 * 103 – модуль Юнга для ТС ВК8 МПа;
lраб – длина рабочей части сверла.
РРо = 167 * = 15720832 Н
РРо = 15720832 Н > Ро = 97230 Н МПа
Технические требования на изготовление сверла.
Твёрдость рабочей части корпуса должна быть HRC 56÷62 для корпусов из стали марки 9ХС. Соединение корпуса с пластиной осуществляется пайкой – припой Л68. Допуск осевого биения сверла – 016 мм допуск радиального биения – 012 мм.
В результате спроектировано сверло спиральное оснащённое твёрдым сплавом ВК8 выполнен обзор существующих конструкций свёрл спиральных выбраны геометрические параметры рассчитаны размеры оптимальные условия эксплуатации и режимы обработки произведён поверочный расчёт свёрл на прочность выполнен чертёж сверла.
Используемая литература
Методические указания по выполнению курсовых и контрольных работ по дисциплине «Режущий инструмент»Самарский государственный технический университет; Сост. Ю.И. Иванов. Самара 2004.
Справочник инструментальщикаИ.А. Ординарцев Г.В. Филиппов А.Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние 1987. – 846 с.: ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. – Машиностроение 1986. 496 с. ил.
Резание металлов и режущий инструмент. Аршинов В.А. и Алексеев Г.А. М. «Машиностроение» 1967 500 стр.
Обработка металлов резаниемСправочник технологаПод ред. Г.А. Монахова В.Ф. Жданович Э.М. Радинского и др. 1974. – 478 с.

╤тхЁыю ёяшЁры№эюх, юёэр∙╕ээюх яырёЄшэъющ ╥╤.cdw

КР.РИ.151001.03.01.ЧИ
Допуск осевого биения сверла - 0
Допуск радиального биения сверла - 0
Твёрдость рабочей части корпуса HRC 56-62.
Слой припоя Л68 ГОСТ 15527-70 до 0
мм. Разрыв слоя припоя не
должен превышать 5% его общей длины.
Неуказанные предельные отклонения по ГОСТ 30893.1: Н14